Расчет сваи на выдергивание

11.2.8. Сваи, работающие на выдергивание

Перемещению сваи вверх препятствует трение по ее бо­ковой поверхности и вес сваи.

Несущую способность сваи, работающей на выдергивание, определяют по формуле

где yt — коэффициент надежности по нагрузке, обычно принимаемый равным 0,9; др — вес сваи, кН; остальные обозначения даны в экспликации к фор­муле (11.4).

Коэффициент условий работы свай в грунте ус при их длине h

наблюдается выпор грунта. В связи с этим определить со­противление сваи при воздей­ствии горизонтальной нагруз­ки довольно сложно.

Поскольку сооружения, как правило, не допускают суще­ственных горизонтальных сме­щений, расчет чаще всего ве-

Рис. 11.16. Расчетные схемы при дей­ствии на сваю горизонтальной со­ставляющей и момента а — при свободном опирании ростверка на сваю; б—при заделке сваи в рост-» верке

дется по деформациям. При этом, если нет других ограничений, в качестве допустимого принимают смещение, равное 1 см. С целью увеличения жесткости системы ростверк — свая голову сваи прочно заделывают в ростверке. При этом горизонтальное смещение сваи уменьшается.

Расчет свай, воспринимающих горизонтальную силу и мо- мент, приводится в приложении 1 СНиП 2.02.03—85. Сопротив- ление свай горизонтальной нагрузке часто определяют экспери- ментальным путем. Для этого между двумя забитыми сваями устанавливают домкрат и прикладывают к сваям горизонталь­ную силу. С целью получения момента эту силу прикладывают на некоторой высоте над поверхностью грунта. Несущую спо­собность свай, работающих на горизонтальную нагрузку, опре­деляют по формуле (11.14).

11.3. Проектирование свайных фундаментов

П.3.1. Работа свай в кусте

Сваи трения передают усилия на грунты основания че­рез боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикальных напряжений, возникающих в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание. При блин женно такую объемную эпюру можно представить в форме ко­нуса, который проецируется на вертикальную плоскость в виде треугольника (рис. 11.17,д.). Под действием этой нагрузки в ос­новании ниже указанной плоскости будут развиваться дефор­мации грунтов.

При загрузке свайного куста конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянии а между

а)

г// in in /ft

Рис, 11.17, Эшоры давлений в плоскости, проходящей через нижние концы

Рис. 11.18. Схема развития зон деформаций под сваей

осями свай суммарная эпюра напря­жений в плоскости их нижних концов может быть представлена в разрезе в виде сложной фигуры (рис. 11.17,6), у которой максимальное напряжение существенно превышает напряжение, возникающее при загрузке одиночной сваи. Вследствие большей площади загружения в плоскости нижних кон­цов свай в кусте и большей интенсивности давления следует ожидать большую осадку свайного куста по сравнению с осад­кой одиночной сваи. В связи с этим максимальное сближение свай в кусте ограничивают, принимая расстояние между ося­ми а не менее 3d (здесь d — диаметр свай). Однако и при а = 3d наблюдаются значительно большие осадки, чем при за­грузке одиночной сваи.

По этой причине некоторые’специалисты считают, что несу­щая способность свай в кусте меньше, чем одиночных. Это, в принципе, неверно, так как несущая способность сваи зависит от прочности — устойчивости грунтов, окружающих сваю, а не от деформации уплотнения грунтов в основании.

Давление, передаваемое нижним концом одиночной сваи в начале загружения, будет вызывать только упругие деформа­ции грунта; по мере увеличения давления под сваей появится зона уплотнения, при некотором значении давления под сваей возникнет зона пластических деформаций, в которой грунт бу­дет находиться в предельном равновесии. Зона пластических деформаций станет передавать давление от сваи как вниз/ так и в стороны. В этом случае в основании одиночной сваи сле­дует различать три зоны (рис. 11.18): зону предельного равно­весия (пластических деформаций) /, зону уплотнения грунта 2, вону упругих деформаций 3.

При сравнительно частом размещении свай в кустах раз­витие зон пластических деформаций ограничивается из-за воз­никновения в грунте напряженного состояния от загрузки со­седних свай. По этой причине устойчивость грунтов под свай­ным кустом, как правило, существенно выше, чем под одиноч­ными сваями. Однако осадка свайного куста вследствие боль­шого объема грунта, подвергающегося уплотнению в его осно­вании, превышает осадку одиночных свай при той же нагрузке на каждую сваю. Учитывая повышение устойчивости грунтов под свайным кустом, некоторые исследователи считают воз­можным уменьшать число свай в кусте, размещая их на боль­шем расстоянии друг от друга,

Рис. 11.19. Линии равных вертикальных напряжений в основании свайного и обыч* ного фундаментов при раз­личной их ширине

а — под узким свайным фундач ментол!; б — то же, под широ*

При устройстве свайных кустов с низким свайным ростверк ком часто возникает желание учесть работу ростверка, пере- дающего часть давления на грунт межсвайного пространства по своей подошве. Такой учет возможен, когда под подошвой ростверка залегает относительно хороший грунт и в пределах длины свай нет слоев снльносжимаемых грунтов. Кроме того, необходимо помнить, что учет сжимаемости грунтов межсвай- ного пространства приводит к уменьшению значения трения свай о грунт, так как последний перемещается вместе са сваями вниз. При учете работы межсвайного пространства под ростверком свайные фундаменты проектируют по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Для выяснения особенностей работы грунта основания свай- ного куста сопоставим ее с работой естественного основания под обычными фундаментами. На рис. 11.19 приведены линии равных вертикальных напряжений под узким (а) и широким (б) свайными фундаментами (правые части схем). В левых ча- стях схем показаны аналогичные линии при отсутствии свай и той же ширине фундамента. Применение свай при узких фун- даментах позволяет заглубить напряженную зону. В таком слу­чае даже при однородных грунтах осадки существенно умень- шаются благодаря исключению осадок разуплотнения и воз- можного расструктуривания при отрывке котлована, а также вследствие того, что однородные грунты на глубине обладают, как правило, меньшей сжимаемостью.

Рассмотрение рис. 11.19,6 приводит к заключению, что при широких фундаментах применение висячих свай не позволяет существенно заглубить напряженную зону. В то же время про резать всю толщу слабых грунтов часто затруднительно.

Изложенное свидетельствует, что во многих случаях целее- сообразно применять сваи большей длины. К окончательному суждению о рациональности того или иного решения приходят на основе технико-экономического сравнения вариантов.

11.3.2. Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов

При проектировании свайных фундаментов необходимо:

выбрать глубину заложения подошвы ростверка, тип, вид и размеры (длину и поперечное сечение) свай;

найти несущую способность сваи;

определить необходимое число свай в фундаменте;

разместить сваи в плане и сконструировать ростверк;

произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю;

определить осадку свайного фундамента.

При проработке этих вопросов в вариантах стремятся найти наиболее экономичное и рациональное решение, что легко до­стигается с применением ЭВМ.

Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообра­зуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных эта­жей, приямков и т. п.), а при пучинистых грунтах — также с глубиной промерзания, как это изложено для фундаментов в п. 9.5. Иногда в районах глубокого сезонного промерзания рос­тверки закладывают в пределах глубины возможного промер­зания даже в пучинистых грунтах. В этом случае под ними де­лают воздушный зазор размером, несколько большим величины ожидаемого пучения грунта под ростверком. Тем самым ис­ключается воздействие нормальных сил морозного пучения грунта на подошву ростверка. Однако надо учитывать, что промерзание пучинистого грунта в межсвайном пространстве может привести к поднятию свай. По этой причине сваи долж­ны быть рассчитаны на воздействие касательных сил пучения и в случае необходимости загружены до промерзания.

Читать еще:  Фундамент на винтовых сваях для дома из бруса расчет

Меньшая глубина заложения подошвы ростверка обычно обеспечивает более экономичное решение. В ряде случаев пред­ставляется возможным вообще не заглублять ростверк в грунт (высокий или повышенный свайный ростверк, рис. 11.3), что позволяет свести к минимуму объем земляных работ.

Тип и вид свай выбирают, исходя из характера напласто­вания грунтов, в зависимости от оборудования и опыта устрой­ства свайных фундаментов, имеющегося у строительной органи­зации. Во многих случаях наиболее рационально устройство забивных свай. Однако при необходимости применения свай большой несущей способности целесообразнее набивные сваи с уширенным нижним концом.

Размеры свай также выбирают с учетом характера напла­стования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относительно плотного грунта, на который можно пере­давать большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, способных привести к неравномерным осадкам сооружения.

Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт, В то же время сечение свай стремятся принимать наименьшим, когда их несущая способность обусловливается удельным трением грунта по боковой поверхности сваи. При одном и том же рас­ходе бетона сваи меньшего сечения имеют большую боковую поверхность на 1 м 3 бетона и, следовательно, большее относи­тельное сопротивление их сдвигу. Однако это ведет к увеличе­нию числа свай в фундаменте.

Несущую способность сваи определяют в соответствии с ре­комендациями п. 11.2. Иногда приходится уточнять размеры сваи и повторно находят Fa.

Число свай в фундаменте устанавливают исходя из допуще­ния, что ростверк осуществляет равномерное распределение на­грузки на свайный куст или свайный ряд под стену. Расчет ве-дут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально нагруженном кусте определяют по формуле

где у* — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2 при статиче­ских испытаниях свай, 1,25 — при статическом зондировании, испытании эта­лонной сваи и динамическом испытании с учетом упругих деформаций и 1,4 —при определении Fd расчетом или динамическим методом без учета упругих деформаций; No — расчетная нагрузка, действующая по обрезу фун­дамента; а — шаг свай; d— глубина заложения подошвы ростверка; ут-— средний удельный вес материала ростверка, фундамента и грунта.

Зная число свай, их размещают в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи располагают рядами (рис. 11.20, а) или в шахматном порядке (рис. 11.20,6).

Как отмечалось ранее, минимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают рав­ным 3d (d размер поперечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай а* зависит от точ« ности погружения свай в грунт или от способа их изготовления.

п)

Как правильно рассчитать винтовые сваи?

Свайный фундамент предназначается для монтажа дома на поверхность, состоящую из слабого грунта, болотистых и песчаных участках, площадках с неравномерным распределением несущих слоев и т.д.

Свайные фундаменты можно устанавливать своими руками, но перед этим необходимо осуществить расчет сваи, ее несущей способности, узнать количество и размер свайного поля и т.д.

Виды свайных фундаментов

Стандартный бетонный свайный фундамент состоит из рабочих опор и ростверка. Опорами являются сами сваи, заглубленные в грунт на определенное расстояние. Заглубляют сваи в грунт так, чтобы они нижним концом опирались на слой земли с хорошей несущей способностью. Способности грунтов следует рассчитать отдельно.

Поверх свай заливают ростверк – специальный армированный пояс из бетона с арматурный каркасом обвязывающий каждую сваю, и соединяющий их в единую конструкцию.

Ростверк тоже нужно рассчитать, однако пример его расчета сложный и запутанный. Лучше всего сам ростверк, уровень возможного крена фундамента, расчет сваи на выдергивание и прочие сложные расчеты оставлять специалистам.

Существует два вида свайных фундаментов:

Отличаются друг от друга они по материалу свай и ростверка. В первую очередь различается материал стержней. Расчет сваи напрямую зависит от ее материала, поэтому на него следует обратить внимание.

Бетонные сваи бывают забивными или буронабивными. Их формируют из железобетона. Пример бетонной сваи – заглубленный бетонный столб, нижним концом упирающийся на несущий слой грунта.

Деревянная баня на свайном фундаменте

Винтовые сваи делают из металла. Это длинные пустотелые металлические стержни диаметром от 60 до 120 мм. Прочные и устойчивые, они точно так же нижним концом упираются несущий слой грунта.

Однако есть одно важное отличие. На нижнем участке винтовой сваи наварен металлический плоский винт, позволяющий закручивать стержень в грунт без предварительного бурения скважины.

Как правило, разница в несущей способности бетонных и винтовых свай довольно ощутима, впрочем, задачи у них тоже разные.

Пример задач для бетонных стержней – формирование фундамента многоэтажного дома из кирпича или бетона. Сопротивление и способности железобетона для этого вполне достаточны.

Пример применения винтовых свай – сборка фундамента для легкого дома из бруса или панелей.

Что следует считать?

Разберемся с еще одним важным и интересным вопросом. Что же нужно рассчитывать в свайном фундаменте.

Стоит понимать, что каждая свая – это опора, на которую передает свои нагрузки каркас дома. Опора должны быть устойчивой, оказывать правильное сопротивление, нижним концом спираться на прочный грунт без крена и смещений.

В свайном фундаменте рассчитывают:

  1. Допустимые нагрузки свай.
  2. Их количество.
  3. Расположение и конструктивную схему.
  4. Несущую способность и сопротивление грунта.
  5. Размер ростверка.
  6. Уровень возможного крена.
  7. Выдергивание сваи.

Отметим, отмеченные выше направления, далеко не единственные и не всех их можно просчитать своими руками. Пример, расчет крена фундамента. В нем используются сложные формулы и значения, взять которые обычному человеку неоткуда. То же касается расчета сваи на выдергивание.

А вот определить сопротивление грунта, несущую нагрузку свай, их количество – гораздо проще. В особенности, когда мы говорим про расчет свайного поля из винтовых опор.

Расчет грунта

Расчет осадки свайного фундамента и качеств почвы зависит от того, какое сопротивление грунта образуется на рабочем участке.

Вы должны понимать, что от несущей способности грунтов зависит очень многое. Сваи устроены таким образом, что нижним концом они в обязательном порядке должны опираться на прочные устойчивые грунты.

Опоры заглубляют до нужного уровня. Если на участке несколько верхних слоев не оказывают должное сопротивление, тогда опору заглубляют еще ниже и так до тех пор, пока не будет найдено подходящее основание.

В этом и прелесть свайного фундамента, как основания для дома. Не имеет значения, где вы ведете строительство, на каком грунте и с каким уклоном. Даже наличие грунтовых вод в отмелях не является проблемой. Опоры свайного фундамента попросту заглубят на безопасное расстояние, где они будут держаться столько времени, сколько от них потребуется.

Монтаж винтовых свай

Сопротивление грунта, к счастью, узнать легко. Для этого нужно получить простейший геологический разрез участка с выемкой почвы. Затем проанализировать ее. Грунт на участках, преимущественно уложен слоями. Так уж устроена природа.

Верхний слой – дерн. Дерн или плодоносный слой почвы не может служить надежным основанием, его сопротивление крайне низко. Дальше идет уплотненная глина, песок, суглинок или даже щебень, это зависит от типа участка и климата.

Последующие слои определить без качественного анализа невозможно. Для того и делается геологический разрез. Бурится скважина глубиной минимум в 5 метров, грунт слоями вынимается и анализируется.

Читать еще:  Сколько арматуры нужно для армирования ленточного фундамента 10 на 10

Для сравнения берется документальное пособие по несущей способности и качеству того или иного типа почвы. Полученные данные сверяют с весом свайного фундамента и его расчетной нагрузкой, ну а дальше просто определяют, какой слой нас интересует.

Определение глубины заложения сваи

Возьмем конкретный пример с участком стоящим на прочном суглинке. Сваи, как мы уже отметили, нижним концом должны опираться на несущий слой грунта. Соответственно для одиночной сваи рассчитывается ее номинальное давление, затем определяется рабочий слой грунта.

Наш пример ориентирован на конкретный его тип – суглинок. Его несущие способности далеки от идеальных, однако в общем, вполне достаточны для строительства. Проведя сравнение показателей мы определили, что для одиночной сваи разумно опираться нижним концом именно на слой суглинка.

Затем определяется глубина заложения. Берется расстояние до верхнего слоя суглинка, добавляется примерно 30 см для запаса и еще 20 см, если рассчитывается образец бетонной одиночной сваи (эти 20 см отводят на подготовку). В итоге мы находим итоговую глубину заложения свай дома, которые будут опираться нижним концом на несущий слой грунта.

Соответственно дальше ничто не мешает провести расчет возможной осадки фундамента, количества свай, их месторасположения и т.д.

Расчет винтовых свай для дома (видео)

Расчет количества свай

Осталось своими руками совершить расчет одиночной сваи, ее несущую способность, количество и схему расположения.

Расчет количества винтовых свай следует только после того как мы узнаем, какую нагрузку несет дом, и какую нагрузку можно передавать материалу несущей сваи.

По материалу допустимо определить, сколько веса выдержит конструкция сваи. Делается это своими руками. Особенно легко осуществить расчет винтовых свай, потому что работая с ними, не нужно даже обращаться к рабочему материалу.

Как правило, производители сами указывают на своих изделиях их несущие способности. Для винтовой опоры среднего диаметра характерна несущая способность на уровне 4-5 тонн. Соответственно, узнав вес дома, можно понять, сколько свай понадобиться для его поддержки.

Например, дом деревянный, расчет по материалу которого показал его вес на уровне 150 тонн, при учете несущей способности свай на уровне 5 тонн, требует от 30 до 35 единиц на установку. Как видите, просчитать все это своими руками очень легко.

Так же легко своими руками узнать месторасположения опор. Располагают их под несущими конструкциями либо на местах их пересечения. Учитывают и расстояние между сваями.

Оно не должно превышать критичный показатель в 2,5м, но при этом и не должно быть меньше 5 диаметров несущей опоры. Для винтовых опор, ввиду их малого диаметра, минимальное расстояние равняется примерно 80 см.

Динамические испытания свай: когда и зачем необходимы, программа, расчет и выполнение

Свайный фундамент создаётся двумя способами: заливкой бетонного раствора в подготовленные конструкции из арматуры и опалубки или путём монтажа готовых железобетонных столбов. Второй метод сопровождается проведением специальных тестов для определения достаточной глубины погружения и несущих способностей устанавливаемых изделий. Регулирует данный процесс ГОСТ на динамические испытания свай под номером 5686—69.

Проведение испытаний

Различные типы почвы по-разному реагируют на механическое воздействие:

  • Так, песок уплотняется и противостоит вхождению сваи с каждым ударом молота всё сильнее. Настолько, что приходиться увеличивать силу удара, но это даёт и большую стабильность уже забитой опоре.
  • С глиной же, например, дело обстоит иначе: на некоторых позициях бетонное изделие будет проходить одинаково легко, на других станет упираться, а затем снова проваливаться, и всё это может сопровождаться выходом грунтовых вод.

Теперь давайте обо всём более подробно:

Когда и зачем необходимы динамические испытания

Время по отношению к периоду проведения монтажаНазначениеДо начала проектирования столбчатого основанияДля изучения свойств и однородности почвы, и несущих возможностей опорВ период забивания железобетонных изделийДля обнаружения зон строительной площадки, обладающих хорошими и слабыми несущими показателямиПосле полного окончания установкиДля формирования итогового заключения касательно несущих показателей столбов после «отдыха»

Совет: динамические и статические испытания свай проводите совместно. Это позволит получить более полный объём необходимой информации для установки надёжного фундамента.

Программа испытаний

СНиП на динамическое испытание свай предполагает проведение трёх дней работы в случае песчаного грунта и шести дней в случае глинистого.

Необходимые действия включают в себя:

  • Выполнение точных замеров отказов, происходящих в процессе погружения столба. При этом необходимо учитывать, что точность выполняемых измерений не должна быть менее одного миллиметра.
  • Учёт количества всех ударов, исполненных за всё время забивания сваи.
  • Учёт количества ударов, произведённых в период преодоления слоя грунта толщиной в один метр.
  • Последние сто сантиметров требуют более тщательного анализа, и прохождение каждого дециметра требует отдельного подсчёта сделанных ударов.
  • Заключительное определение показателя отказа после «отдыха» в процессе добивания.
  • После всего обязательно составляется акт динамического испытания свай.

Полученный акт испытания свай динамической нагрузкой мы используем для обнаружения и вычисления связи между величиной отказа опоры и её несущими возможностями при помощи следующей формулы:

СимволЗначениеG×HПоказатель работы наносящего удар инструментаFu×SaРабота, осуществляемая во время вхождения сваи в грунтG×hРабота на деформации упругого типаa×G×HРабота на деформации неупругого типаFuЗначение сопротивления опоры давлению, осуществляемому на опору вертикальноSaВеличина отказаАПараметрт, благодаря которому учитывается переход кинетической энергии в тепловую

Отказ сваи рассчитывается как среднее арифметическое расстояний погружения изделия от нескольких ударов. Своими руками замерять их можно при помощи специального отказомера или обычной линейки.

Выполнение специалистами

Точная инструкция выполнения динамических испытаний достаточно сложная и трудновыполнимая. Одно дело, если вы создаёте столбчатый фундамент под небольшую постройку наподобие бани или беседки, тогда ещё можно обойтись собственными силами. Но если речь идёт о жилом доме в один и более этажей, то более правильным будет обратиться за помощью к специалистам.

Смета на динамическое испытание свай профессиональной бригадой будет включать в себя перечень всех необходимых услуг, а предоставленный ими акт с журналом выполненных работ содержать следующую информацию:

  • Название постройки.
  • Номера опор.
  • Характеристику свай, а именно:
  • наименование материала;
  • длину;
  • тип;
  • размеры поперечного сечения;
  • для деревянных изделий дополнительно указывается верхний и нижний диаметры;
  • для железобетонных – паспорт завода-производителя.

Цена работы специалистов составляет около 8000 рублей в зависимости от объёма выполняемой задачи.

Заключение

Столбчатый фундамент отличается от остальных видов основания фундаментов тем, что его точки опоры автономны, а не объединены в одно целое, как это происходит в случае с ленточным и монолитным. Это даёт возможность сэкономить на строительном материале и установить его в болотистом грунте или даже на склоне.

Но также и создаёт риски касательно надёжности. Для того чтобы их исключить, выполняются динамические испытания опор, позволяющие гарантировать их устойчивость.

Видео в этой статье предоставит вам на дополнительное изучение некоторое количество материалов, имеющих непосредственное отношение к вышеизложенной теме.

Заботу о надёжности дома следует начинать с его основания.

Расчет несущей способности сваи по грунту

Сваи широко применяют в строительстве. Они позволяют устраивать фундамент на неустойчивых почвах, ограждать котлованы, возводить подпорные стенки и укреплять грунт.

Это экономичный, устойчивый вариант установки фундамента, применяемый практически в любых условиях.

В статье мы расскажем о видах свай, порядке и различных методах расчета фундамента.

Расчет свай начинается с выбора их типа.

По способу заглубления в грунт различают:

  • Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
  • Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
  • Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
  • Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
  • Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.
Читать еще:  Какой лучше фундамент для 2х этажного дома 8 на 8?

По виду материала:

  • Железобетон. Самый популярный материал для возведения крупных объектов. Металл, составляющий каркас обеспечивает стойкость к изгибающим нагрузкам, а бетон защищает металлоконструкцию от воздействия окружающей среды, обеспечивает стойкость к вертикальным нагрузкам и увеличивает силу трения с грунтом;
  • Дерево. Применяется в индивидуальном строительстве на сухих почвах. Дешевый и доступный материал, но требует дополнительной гидроизоляции;
  • Металл. Из этого материала выполняют винтовые сваи. После изготовления их покрывают специальным составом, защищающим их от коррозии.

Сваи отличаются по виду конструкции и форме. Это могут быть квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые сечения. Последний вид приобрел наибольшую популярность благодаря простоте изготовления и расчета нагрузки на такую конструкцию.

По характеру работы:

  • Сваи-стойки работают за счет установки их нижней части на прочную породу. Они передают нагрузку на устойчивое основание, миную другие, менее надежные слои;
  • Висячие сваи работают за счет силы трения между ними и сжатыми грунтами вокруг.

На выбор типа конструкции влияют условия работы, особенности грунтов, конструкция и вес здания. Для правильного расчета необходимо обратиться к специалистам, способным провести все необходимые измерения и изыскания.

Проектирование свайного фундамента

При проектировании свайного фундамента необходимо участь ряд факторов, влияющих на его устойчивость:

  • Глубина залегания толщина и надежность пород;
  • Масса здания;
  • Условия строительства и эксплуатации;
  • Конструктивные особенности здания.

При проектировании инженеры опираются на данные геологических изысканий и на их основе определяют возможность строительства, рассчитывают количество свай, выбирают их вид, форму и материал.

Второй важный фактор — это нагрузка от здания.

Она складывается из нескольких видов нагрузки:

  • Постоянная. Включает в себя вес самого здания;
  • Долгосрочная временная — это вес станков, оборудования и других тяжелых конструкций;
  • Краткосрочная временная складывается из веса мебели и людей в здании;
  • Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются отдельно для каждого здания на основании климатических данных региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Карта снеговых районов России

Вид сваи зависит от технико-экономических показателей строительства. Подбирается самый дешевый вариант, удовлетворяющий все требования и обеспечивающий надежность конструкции.

На этапе проектирования инженеры предусматривают запас прочности, обеспечивающий длительный срок эксплуатации фундамента даже при больших нагрузках.

Расчет ростверка

Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.

Ростверк — это балка, соединяющая верхние части свай и равномерно распределяющая между ними нагрузку.

Крепление ростверка к разным видам свай

Количество свай в ростверке находят по формуле:

  • dp — заглубление ростверка;
  • N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
  • Yk — коэффициент надежности;
  • F — максимальная нагрузка на одну сваю;
  • A — площадь ростверка;
  • Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.

Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.

Сваи распределяют согласно правилам:

  • В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
  • Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
  • Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
  • При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.

При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Алгоритм расчета свайного фундамента

Процесс расчета начинается с определения общего веса здания.

Он состоит из суммы массы всех конструкций:

При расчете толщина каждого слоя конструкции умножается на ее высоту и на плотность. В результате рассчитывается нагрузка на 1 м2 конструкции.

Кратковременные равномерно распределенные нагрузки (вес людей и мебели) берутся с расчетом 150 кг/м2. Сумма нагрузок вычисляется путем умножения значения на общую площадь здания. После этого определяется нагрузка от веса снега. Она будет зависеть от климатического района и форму крыши.

Чем больше угол наклона крыши, тем меньше будет снеговая нагрузка.

После этого определяется несущая способность каждой сваи и их количество в ростверках. Полученные значения дополнительно проверяют и только после этого приступают к дальнейшему проектированию и строительству здания.

Расчет несущей способности по грунту

Несущая способность — это значение, необходимое для выполнения правильных расчетов. Выполнить расчет можно с помощью нескольких методов.

Предварительный теоретический расчет по формуле Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li), где:

  • А — площадь опирания на грунт нижней части единицы конструкции;
  • Yc, Ycr, Ycri — коэффициенты, учитывающие условия работы фундамента, основания, сил трения;
  • U — периметр разреза сваи;
  • fi — сила трения на боковых стенках;
  • R — величина несущей способности грунта в месте опирания;
  • li — длина боковых частей.

Метод статических нагрузок — это комплекс полевых работ, связанных с практическим нахождением несущей способности.

Это наиболее точный метод:

  • На площадке устанавливают пробную сваю;
  • Дают конструкции набраться прочности в течение положенного срока;
  • Установленный на сваю ступенчатый домкрат передает на нее нагрузку;
  • Специальный прибор замеряет усадку сваи;
  • На основе полученных данных проводятся расчеты.

Метод динамической нагрузки -на уже установленный свайный фундамент передают ударную нагрузку и после каждого удара определяют усадку и проводят необходимые расчеты.

Метод зондирования — пробную сваю оснащают датчиками, погружают на расчетную глубину и определяют сопротивление грунтов.

После выполнения теоретического расчета необходимо дополнительно выполнить одно или несколько полевых испытаний и дополнительных расчетов на их основании. Это поможет проверить правильность расчетов и изысканий на практике.

Для упрощения расчетов инженерами был создан калькулятор несущей способности грунта с использованием макросов в Excel.

Он способен:

  • Построить график изменения несущей способности;
  • Разбить толщу пород на слои, основываясь на введенных данных;
  • Найти коэффициент работы всей поверхности сваи;
  • Учесть коэффициенты, уменьшающие несущую способность.

Расчет сваи-стойки, опирающейся на несжимаемое основание

Данные для расчета берут в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

В таблице указаны значения расчетных сопротивлений свай:

Табличные значения сопротивлений для разных типов грунта

Формула для расчета сваи-стойки:

  • gc — коэффициент, учитывающий работу грунта;
  • R — взятое из таблицы сопротивление грунта;
  • А — площадь разреза сваи.

Результат расчета используется для дальнейшего нахождения количества свай в ростверке.

Заключение

Расчет несущей способности сваи по грунту — это непростой процесс, требующий опыта и внимания со стороны инженеров. Расчет выполняется в несколько этапов, теоретически полученные значения проверяют в ходе полевых испытаний, полностью исключая возможность ошибки.

Расчет свайного фундамента могут выполнять только профессионалы с инженерным образованием и разрешением на подобную деятельность.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector