Расчетное сопротивление грунта основания

Расчет свай по несущей способности грунта

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия

где N— расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяется с учетом нагрузки от собственного веса ростверка; Fd — несущая способность сваи; Р — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по несущей способности грунта, кН; ук — коэффициент надежности, принимается равным 1,4, если несущая способность сваи определена расчетом. Более подробные указания по определению коэффициента – см. п. СНиП

Что такое несущая способность

Под данным определением понимаются максимальные нагрузки, которые выдерживают конструктивные элементы и грунтовые основания без изменения их структурного строения, а также без потери функциональных характеристик. Для фундамента принимается во внимание, прежде всего, вес дома и наличие дополнительных усилий – постоянных или временных.

Важно знать о том, что несущая способность подземной части сооружения во многом зависит от типа и плотности грунтовых слоев, к тому же – от их насыщенности влагой.

Винтовые сваи держат нагрузки благодаря ширине лопастей, опирающихся на более плотный и менее сжимаемый, чем вышерасположенный, пласт грунта, находящийся ниже точки промерзания почвы, что не допускает выталкивания фундамента даже при его установке на пучинистых глинах и суглинках. За счет винта происходит своеобразная фиксация ствола, предотвращающая вдавливание свай ниже допустимой отметки, так как их гладкая боковая поверхность сама по себе не способна выдерживать вертикальные нагрузки.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что несущая способность винтовой сваи в меньшей степени зависит от размеров металлической трубы, из которой она изготовлена, а в большей:

• от площади опорных лопастей;
• от показателей расчетного сопротивления грунтов, или их несущей способности.

Что подразумевают под расчетной способностью грунтов?

Данные о несущей способности различных типов грунта для расчета фундамента

Несущую способность грунтов оценивают в комплексном порядке при расчете фундаментов и сооружений. Главная цель такого расчета – это обеспечить прочность, устойчивость грунтов под подошвой фундамента, не допустить сдвиг здания по подошве в любую сторону.

Нарушение правильного состояния здания может привести не только к накоплению осадок, но впоследствии к нарушению конструкции самого основания. На фундамент также влияют вертикальные, горизонтальные нагрузки со стороны почвы и самого здания, поэтому грунт может просто не справиться с такой массой. Именно по этой причине особое внимание уделяют расчетам несущей способности оснований фундаментов, чтобы максимально определить допустимую зону нагрузки и защитить грунт от полного разрушения.

Несущая способность грунта – Таблица СНиП

Для определения несущей способности глинистых грунтов, нам необходимо получить еще два коэффициента – показатель текучести грунта (IL) и коэффициент пористости (е). Первый показатель можно достаточно легко определить на глаз, если почва откровенно сырая и вязкая – выбирайте IL = 1, если сухая и грубая – IL = 0. Второй коэффициент можно получить только в таблицах из СНиП. Так как все данные находятся в открытом доступе, для вашего удобства мы скопировали таблицы расчетного сопротивления грунта из СП

Несущая способность глинистых грунтов

Вставьте значение коэффициент пористости е в калькулятор, введите параметры фундамента и закончите определение расчетного сопротивления грунта.

Несущая способность песчаного грунта

Данные табличные значения R0 справедливы для фундаментов с шириной b = 1 м и глубиной заложения d = 2 м.

Для других значений b и d, необходимо использовать формулы. При d <= 2 м используется первое выражение, при d > 2 м – второе.

Расчетное сопротивление грунта (формула) #1: R = R0 × [1 + k1 × (b – b0) / b0] × (d + d0) / 2d0

Расчетное сопротивление грунта (формула) #2: R = R0 × [1 + k1 × (b – b0) / b0] + k2 × γ’II × (d – d0)

Для того чтобы избавить вас, от сложных громоздких вычислений, мы добавили в наш калькулятор расчетного сопротивления грунта четвертый пункт, в котором можно указать предполагаемые размеры фундамента. Используйте наш сервис и экономьте свое время!

Осадка свайного фундамента

Избежать осадки основания на сваях, как и любого другого фундамента, крайне сложно. Это естественный процесс, связанный с продольными сжатиями почвы, а также горизонтальными сдвигами грунтов.

Если при строительстве были допущены оплошности и степень осадки больше допустимой, капитального ремонта основания просто не избежать.

Факторы, которые влияют на осадку фундамента, – это конструкция самой постройки и состав самой почвы. Хотя свайные основания отличаются повышенной стабильностью в любых грунтах, при повышенном содержании глины в них они становятся более пластичными и подвижными. Поэтому в этом случае необходимо тщательно рассчитывать длину свай.

На осадку фундамента влияет масса и размеры несущих стен и внутренних перегородок, наличие арок и т. д. Поэтому она может быть неравномерной с различных сторон строения, но тщательный подбор винтовых свай в соответствии с необходимой в каждом случае несущей способностью позволит избежать проседания конструкции.

При определении осадки считается, что нагрузка равномерно распределена по всему периметру основания, который считают монолитным блоком. Верхняя граница такого условного монолита проходит по оголовкам свайных изделий, нижняя – сквозь их наконечники, а боковые – по крайним рядам винтовых свай. Составленный таким образом разрез фундамента позволяет начертить график уплотняющих напряжений, которые способны выдержать слои грунта.

Допустимые осадки свайно-винтового фундамента приводятся в СНиП    и они определяются типом постройки:

• для панельных и блочных бескаркасных домов осадка максимальная осадка не должна превышать 10 см;
• для сооружений со стальным каркасом допускается максимальная осадка 12 см;
• для зданий из железобетона значение предельно допустимой осадки равно 8 см и т.д.

Расчет осадки методом послойного суммирования

Чаще всего осадку фундамента рассчитывают методом послойного суммирования. Он предполагает определение осадки отдельных слоев грунта, на которые давит фундамент.

Для этого используют формулу Si = h*m*P, где h – толщина слоя почвы, m – коэффициент сжимаемости почвы, который определяют в результате компрессионных экспериментов, P – среднестатистическое уплотняющее давление для каждого слоя. Затем полученные величины для каждого слоя Si складывают и получают общее значение осадки.

Более подробный алгоритм расчета по методу послойного суммирования выглядит таким образом (рисунок ):

1. Строят эпюру (график) Pzp, на которую наносят дополнительные напряжения (уплотняющие давления) на фундамент.
2. Строят график природных давлений Pϫz, предварительно разделив чертеж графика на слои, при этом hi должно быть меньше 0,4b.
3. Определяют осадку Si отдельных слоев почвы, складывают эти величины и получают окончательную осадку фундамента по формулам:

Si = hi*mvi*Pzi, S = ΣSi.

Величина mvi вычисляется в соответствии с данными компрессионных испытаний, а Pzi – по соответствующей эпюре как среднестатистическое дополнительное давление в i-м слое почвы.

Если мы знаем модуль общей деформации каждого слоя почвы E0i, то осадку можно рассчитать по формуле S = Σhi*β/ E0i*Pzi, где коэффициент β согласно СНиП равен 0,8.

При использовании этого метода предусмотрена линейная зависимость между деформациями и напряжениями. Слои рассматривают непосредственно под центром фундамента, исходя из графика максимальных уплотняющих давлений. При построении зависимости Pzp не учитывается слоистость напластований, боковые расширения почвы, а напряжения принимаются во внимание только по вертикали. Выбираем уровень глубины, ниже которого деформации грунта по нашему предположению отсутствуют, исходя из соотношения Pzp меньше или равно 0,2Pϫz (при E0i больше 5 МПа). При этой характеристике меньше 5 МПа Pzp меньше или равно 0,1Pϫz.

Пример расчета свайного поля

Чтобы правильно рассчитать количество необходимых свай для строительства двухэтажного дома размером 6х12 из бруса размером 200х200, необходимо провести следующие расчеты:

1. Если для строительства необходимо 51,9 м3 бруса, масса одного кубометра которого составляет 800 кг, получаем общий вес бруса: 51,9*800 = 41520 кг.
2. Нагрузка, которая приходится от одного этажа строения на фундамент (при расчетной полезной нагрузке, зависящей от количества проживающих в доме людей, составляет по нормативам 150 кг/м2), составляет: 6*12*150 = 10800 кг. В случае двухэтажного дома эту нагрузку увеличивают вдвое и получают 21600 кг.
3. Примерная снеговая нагрузка (при значении норматива 180 кг/м2) составит 6*12*180 = 12960 кг.
4. Складываем все массы: 41520 + 21600 + 12960 = 83 680 кг.
5. Если предельная допустимая нагрузка на сваю составляет 2500 кг, делим 83680 кг на 2500 кг и получаем необходимое количество свай – 34 штуки.

Расчет нагрузки и осадки свайно-винтового фундамента не требует специализированных инженерных знаний и доступен любому владельцу дома, который хочет сэкономить на услугах специализированных проектировочных фирм.

ВконтактеFacebookTwitterLiveJournalОдноклассникиМой мир(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Определение несущей способности сваи

Рис. 7. Конструирование свайного фундамента

Принимаем сваю С6-30.

Несущая способность сваи определяется как сумма сил расчётного сопротивления под нижним концом сваи и трения по боковой поверхности:

кН

Где: – периметр поперечного сечения сваи,

– площадь поперечного сечения сваи,

– коэффициент условия работы сваи в грунте,

– расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи,

– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи,

– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаются по СП «Свайные фундаменты», способ погружения свай принимаем механическим (подвесными). паровоздушными и дизельными молотами,

– толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи

1) Несущая способность сваи по острию:

1*0.3*0.3*2253 = 202,8 кН

Таблица для расчета несущей способности сваи по боковой поверхности

2) Несущая способность по боковой поверхности:

1,2 260,5= 312,6 кН

3) Несущая способность сваи:

=

= 1(202,8 + 312,6)= 515,4 кН

4) Расчетная нагрузка на одиночную висячую сваю:

Значение расчётной нагрузки, допускаемой на сваю, определяется по формуле:

где – несущая способность сваи, кН

– коэффициент надёжности, зависящий от метода определения несущей способности, равный 1,4

5) Определение шага свай и распределение их в составе ростверка:

Определяем расстояние между сваями:

где – нагрузка, допускаемая на сваю, м

= 342,26 кН (селение 5-5).

Принимаем однорядное расположение свай в ростверке, так как шаг свай находится в пределах при

Размеры ростверка принимаем: высота 0,5 м, ширина 0,6 м.

Рис. 8. Схема расположения свай в составе ростверка

Дача и Дом

Принимаем размеры свай (вариант A):  диаметр буронабивной сваи d = 0,5 м;  длина буронабивной сваи  l = 3,0 м. Нагрузка, приходящаяся на одну сваю составляет x метров (шаг свай) х 5,5 тонн (нагрузка на погонный метр фундамента ).

Несущую способность набивных свай исходя из грунтовых условий рассчитывают по формуле

P несущая способность сваи = 0,7 коэфф.

однородности грунта х (Rн нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u  периметр сваи (м) х  0,8 коэфф.

условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li – толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)

В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный с несущей способностью Rн = 70 т/м2.

Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет   S= 3,14 D2/4 S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м2 Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м; Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8; В глинах и в скважинах с водой коэффициент работы сваи вместо 0,8 принимается равным 0,6. (Таблица 7.5 СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов). Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по табл., составит:  

1. Для первого тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м2  (См. строку для грунта на глубине 1 метр).  Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м2
2. Для второго полутвердого слоя грунта (суглинка) глубиной от 2 до 3 метров (среднее – 2,5  метра) – от 4,2 до 4,8 т/м2 .  Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 4,2 т/м2

Несущая способность сваи по грунту будет: Р = 0,7 х 1 [70  х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 15,4 т. Минимально допустимый шаг свай составит 15,4 тонны / 5,5 тонн/м =2,8 метра. Разумно достаточным будет использование шага между сваями 2,5 метра.

Посмотрим, как изменится несущая способность сваи по грунту  при уменьшении диаметра сваи до 40 см (вариант Б): Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет   S= 3,14 D2/4 S= 3,14 х 0,2 / 4 = 0,16/4 = 0,125 м2 Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,4 = 1,25 м; Несущая способность по грунту сваи диаметром 40 см составит:

Р = 0,7 х 1 [70  х 0,125 + 1,25 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 10,7 т.  Такие сваи придется ставить через 2 метра.

Посмотрим, как изменится несущая способность сваи диаметром 50 см при уменьшении глубины ее заложения с 3 до 2-х метров (вариант В):

Важно

При глубине заложения на 2 метра, буронабивная свая будет опираться на слой полутвердого суглинка, а боковые поверхности ствола сваи будут соприкасаться с 2 метровым слоем тугопластичного суглинка. В плоскости нижних концов свай залегает полутвердый суглинок, с несущей способностью Rн = 36 т/м2.

Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет   S= 3,14D2/4 S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м2 Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м; Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8; Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола для тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м2  (См. строку для грунта на глубине 1 метр).  Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м2 Несущая способность по грунту сваи диаметром 50 см и глубиной 2 метра составит:

Р = 0,7 х1 [36  х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2) = 7 т.  Такие сваи придется ставить уже через 1,2 метра.

Из вышеприведенного примера можно сделать два важных вывода:

1. При  устройстве фундамента важно проводить исследование подлежащего грунта для определения его несущих способностей.  

Как рассчитывается несущая способность сваи

Несущая способность свай – это способность строительной конструкции уравновешивать нагрузку от веса строения и сопротивление грунта. Расчёт сопротивления опоры этим двум силам даёт определение несущей способности сваи. Когда опорные стержни в одном фундаменте расположены на отдалённом расстоянии друг от друга, несущая способность опорного стержня используется полностью. Современные методы расчётов определают нужное количество опорных стержней с оптимальной точностью.

Винтовые опоры с маленьким диаметром

Прежде чем сделать выбор сваи, необходимо определиться с тем, какую максимальную нагрузку она должна вынести. К примеру, несущая способность винтовой сваи 57 мм в диаметре составляет допустимое колебание нагрузки на одну опору от 300 до 1000 кг. За счет такого минимального веса цена подобных элементов значительно ниже, чем у свай с большим диаметром. Также снижаются затраты на монтаж фундамента. Это происходит за счет того, что маленькую винтовую опору можно вкрутить собственноручно, без использования дорогостоящей строительной техники.

Установка фундамента выполняется всего лишь за один день, что значительно сокращает время на возведение всего здания в целом. Также важным достоинством этих винтовых свай является возможность монтажа в любом типе грунта.

     Общие положения

4.1 Основное назначение свай – это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;

г) действующих на фундаменты нагрузок;

д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;

е) экологических требований;

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;

Расчет несущей способности свай

Несущая способность каждой буронабивной сваи, которая определяет вертикальную нагрузку на нее, зависит от сопротивления материала, из которого она изготовлена, и сопротивления подстилающих грунтов. За основу берется наименьшее значение.

Несущая способность сваи, на которую действует осевая сжимающая нагрузка, определяется по формуле:

где Р – несущая способность сваи; ko – коэффициент однородности подстилающего грунта; Rn – нормативное сопротивление грунта основанию опоры; F -площадь свайного основания, см²; U – периметр основания, м; kp – коэффициент рабочих условий; Fin -нормативное сопротивление грунта боковым граням столба; Li – толщина грунта, который соприкасается с боковой поверхностью столба, м.

Коэффициенты и нормативные сопротивления грунтов можно найти в приложениях СНиП «Свайные фундаменты». Если подстилающий грунт неоднороден и состоит из нескольких слоев на протяжении длины сваи, то нормативное сопротивление грунта боковым граням рассчитывается для каждого слоя по отдельности и суммируется. При подсчете несущей способности в нагрузку необходимо включать вес самих свай и ростверка.

После того как несущая способность каждой сваи определена, рассчитывается их общее количество для фундамента здания. Следует учесть, что максимальным расстоянием между соседними сваями является 2 м, а минимальным – 3 диаметра скважины.

Когда количество и размеры столбов определены, выполняется их заливка. Бетон для заливки готовится непосредственно на месте, что снижает его стоимость.

Возведение фундамента из буронабивных свай сложное, но выполнимое мероприятие, которое вполне можно сделать самостоятельно. Расчет буронабивных свай – ключ к определению прочности фундамента. Главное – тщательно высчитать все параметры этой конструкции. Явным их преимуществом перед другими типами фундамента является то, что каждая свая заливается по отдельности, то есть нет необходимости в больших объемах замешиваемого бетона. Кроме того, заливка ленточного или плитного фундамента должна быть непрерывной, чтобы конструкция была монолитной. Каждую сваю нужно заливать также непрерывно, однако учитывая количество необходимого для этого бетона и времени, такая работа не доставит больших неудобств.

Евгений Дмитриевич Иванов

© Copyright 2014–2017,

• работы с фундаментом
• Армирование
• Защита
• Инструменты
• Монтаж
• Отделка
• Раствор
• Расчет
• Ремонт
• Устройство

• Виды фундамента
• Ленточный
• Свайный
• Столбчатый
• Плитный

• Другое
• О сайте
• Вопросы эксперту
• Редакция
• Контакты

• Работы с фундаментом
  • Армирование фундамента
  • Защита фундамента
  • Инструменты для фундамента
  • Монтаж фундамента
  • Отделка фундамента
  • Раствор для фундамента
  • Расчет фундамента
  • Ремонт фундамента
  • Устройство фундамента
• Виды фундамента
  • Ленточный фундамент
  • Свайный фундамент
  • Столбчатый фундамент
  • Плитный фундамент

Источники: _120234_, :20/,

Подбираем по диаметру и длине винтовые сваи – расчет для фундамента

Спиральные опоры отличаются диаметром рабочей поверхности. Указанный размер зависит от вида возводимых объектов:

установка облегченных ограждений и небольших деревянных заборов производится с использованием элементов с витками диаметром 57 мм;

Чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка

прочность фундаментов для хозяйственных помещений, бытовок, оград из металлопрофиля обеспечивает размер спирали, равный 76 мм;устойчивость массивных оград, фундаментов каркасных строений, а также различных пристроек достигается благодаря увеличенному до 89 мм диаметру;возведение многоэтажных зданий, сооружение бревенчатых и каменных пристроек требуют увеличенного до 108 мм сечения;монтаж каркасных многоэтажных строений, массивных построек и сооружение пирсов требует мощной основы с диаметром спирали 133 мм.

Нагрузочная способность спиральных элементов возрастает с увеличением диаметра винтовой линии. Опоры с размером спирали выше 100 мм воспринимают усилия 3000-3500 кг.

Для обеспечения устойчивости возводимых строительных конструкций в различных регионах используют опоры, отличающиеся длиной.

Размер определяется следующими моментами:

особенностями климата;плотностью почвы;высотными перепадами;глубиной промерзания;действующими нагрузками;сопротивлением грунта;глубиной расположения твердых слоев.

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент

Специалисты рекомендуют учитывать следующие рекомендации при выборе длины:

применять элементы длиной 1–1,2 м в южных регионах;использовать опоры размером 2–2,5 м в северных зонах.

Используя так называемый способ контрольного ввинчивания, несложно определить максимальную глубину погружения до уровня плотного несущего пласта почвы.

Для этого следует ввинтить одну спиральную опору, контролируя правильность ее расположения по вертикали. Значительное возрастание усилия завинчивания свидетельствует о достижении рабочей частью твердых слоев. Обязательно увеличьте на 20–40 см допуск на длину опоры, особенно в условиях сложного рельефа с высотными перепадами.

Рассчитав нагрузки и определив рабочие размеры, приступайте к следующему этапу работ.

Особенности и преимущества буронабивного фундамента

В некоторых случаях при сооружении жилых зданий нет возможности устанавливать ленточный фундамент. Например, из-за наличия вблизи уже возведенных зданий или коммуникационных узлов. Такая проблема особенно актуальна в населенных пунктах, где площади участков небольшие и каждый владелец пытается возле дома разместить максимальное количество построек.

Разрешить ситуацию так, чтобы не принести вреда основаниям уже существующих сооружений, позволяет использование буронабивного фундамента на сваях. При его сооружении есть возможность проводить все процессы с максимальной точностью. Кроме того, уровень вибрационных колебаний в процессе работы минимальный, что предотвращает разрушительное влияние на размещенные поблизости постройки.

Преимущества использования свай при сооружении фундамента:

Относительная дешевизна сооружения. Монолитное или ленточное основание, если провести правильный расчет материалов, обойдется значительно дороже применения. С помощью такого фундамента можно соорудить основание на любом типе грунта, включая участки, расположенные вблизи установки на глубину промерзания решение подходит для конструкций из любых материалов.

Например, для домов из кирпича, бруса или сооружения. На его строительство уходит около 5-7 При постройке полностью исключена возможность негативно повлиять на уже готовые здания или нанести вред ландшафту.

Стоит отметить, что несущая способностьбуронабивного фундамента не уступает ленточному или монолитному.

Еще одна особенность использования свай – заливка прямо на месте строительства. К проблематике сооружения такого фундамента можно отнести только бурение скважин для заливки, которые вырыть с помощью техники возможно не всегда, и вся работа проводится вручную.