Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет железобетонного свайного фундамента с ростверком

Устройство свайного фундамента с ростверком для частного дома

При верном расчете количества свай и глубины их погружения фундамент не будет подвергаться воздействию влаги и промерзать, поэтому в некоторых случаях может быть предпочтительней ленточного. В местах небольших перепадов рельефа, когда выравнивать склон нерентабельно, возможно использование комбинации обычного ленточного и свайного фундаментов.

1. Виды фундаментов с ростверком

Ростверком называют верхнюю часть фундамента, которая объединяет оголовки свай и служит опорой для будущего здания. Соединение свай и роствека может осуществляться с помощью сварки (в случае использования железобетонных конструкций) или заливки бетоном.

По способу установки ростверки подразделяется на:

  • ленточные – связываются только соседние сваи;
  • выполненные в виде плиты – связывается каждый оголовок.

По виду материалов ростверк может быть выполнен:

  • из бетона с укладкой арматуры – под несущие стены устанавливаются сваи, на глубину и ширину ростверка роются неглубокие траншеи;
  • подвесной бетонный – аналогичен предыдущему варианту, однако его особенностью является то, что лента из бетона не соприкасается с грунтом, устройство компенсационного зазора при этом обеспечивает предотвращение разрыва опор при колебании грунта;
  • железобетонные – из широкого металлического швеллера или двутавра, причем под несущие стены устанавливается швеллер 30, остальные опоры связываются швеллером 16-20;
  • из дерева – используется реже;
  • комбинированным методом – с использованием как металлических несущих элементов, так и бетона.

2. Расчет расстояния между сваями и глубины их погружения в свайном фундаменте

Глубина погружения свай рассчитывается исходя из вида и сложности грунта. Нижняя часть опоры должна находиться на 20-30 см ниже нормативной глубины промерзания определенного вида грунта в регионе проживания. К примеру, глубина промерзания для Санкт-Петербурга, по отчетам геологов, для глин и суглинков 1,4 м. Для возведения фундамента потребуется сваи размером не менее 140 + 20 = 160 см. Так как земля под домом прогревается, эту цифру можно уменьшить на 10-20%.

Для определения требуемого количества свай и расстояния между ними руководствуются СНиП № 2.02.03-85 и ГОСТ 27751, в которых перечислены основные требования, предъявляемые при возведении свайных фундаментов. При этом в расчет берутся следующие характеристики:

  • прочность материала свай и ростверка;
  • несущая способность грунта (при этом учитывается уплотнение при установке опоры);
  • при наличии значительных перепадов рельефа – несущая способность основания (пяты) опоры;
  • степень усадки сваи при вертикальной нагрузке.

2.1. Порядок проведения расчетов

  1. Для начала расчетов понадобиться определить размер общей нагрузки на будущий фундамент, то есть узнать вес здания. При этом учитываются не только масса стен, но и пола, перекрытий между этажами, вес крыши, внутренней и фасадной облицовок.
  2. Полезная нагрузка (вес мебели, бытовых приборов и людей) – если при возведении административных многоэтажных зданий в расчет принимается 200 кг/кв. м, то при строительстве жилых домов достаточно 150 кг/кв. м.
  3. К полученной сумме веса добавляется снеговая нагрузка в зимний период. Давление снежных масс для большинства районов РФ – 180 кг/кв. м.
  4. Сумма всех трех вышеуказанных нагрузок умножается на коэффициент запаса, равный 1,1 (в некоторых случаях возможно применение коэффициента 1,2).
  5. Нагрузка на одну опору без проседания.

При приобретении готовых винтовых свай следует поинтересоваться не только их высотой, но и способностью выдерживать определенный тип нагрузки. Так, винтовые опоры ВСК, имеющие размер 86х250х2500, будут иметь предельную глубину залегания винта 1700 мм, при этом одна свая способна выдержать нагрузку 2000 кг. Способы расчета нагрузки для буронабивных свай более сложны. Возможно, для проведения расчетов понадобится помощью специалистов. Более подробно о монтаже бетонных свай можно прочесть в СНиП № 2.02.03-85. Неплохим справочником может стать книга «Универсальный фундамент» Р.Н. Яковлева, в которой приводится подробные способы расчетов.

2.2. Пример расчета свайного фундамента с ростверком

Винтовые сваи используются для возведения легких дачных домиков, при строительстве же тяжелых коттеджей применяются более массивные буронабивные сваи, способные выдержать серьезную нагрузку.

В данном примере для упрощения расчеты ведутся по винтовым опорам. Отметим, что, если для подобных свай небольшого размера при расчетах не учитывается боковое трение, то в случае возведения тяжелых зданий на буронабивных сваях также учитываются силы бокового трения, оказывающие воздействие на сваю.

Расчет общего количества свай и шага их установки для одноэтажного дома размером 6 × 6 м:

  1. Определим общий вес расходных материалов. Допустим, общий вес бруса, крыши и облицовки дома с учетом снеговой нагрузки составит 27526 кг.
  2. Размер полезной нагрузки 6 × 6 × 150 = 5400 кг (полезная нагрузка, данные которой приведены в п. 2.1, умножается на длину и ширину будущего дома).
  3. Величина снеговой нагрузки 180 × 6 × 6 = 6480 кг.
  4. Таким образом, общая масса нагрузки на фундамент составит 27526+ 5400 + 6480 = 39406 кг.
  5. Умножаем полученный вес на коэффициент надежности 39406 × 1,1 = 43346,6 кг.
  6. Допустим, мы планируем установку винтовых опор 86х250х2500 ВСК. Для расчета их количества полученную сумму общей нагрузки 43346,6 кг следует разделить на нагрузку, приходящуюся на одну сваю 43346,6/2000 = 21,673. Округляем полученное число до 22. Таким образом, для строительства дома размером 6×6 м нам понадобиться 22 сваи.
  7. Для установки 22 опор шаг установки будет 1,2 метра. Для половых лаг следует добавить еще 2 сваи, которые будут расположены внутри дома.

3. Фундамент с ростверком своими руками

Буронабивные машины при строительстве частных домов используют лишь в тех случаях, когда грунт недостаточно плотный и для обнаружения более плотного участка требуется углубиться в толщу земли на достаточно большую глубину. Если толщина слабого грунта достаточно велика, возможно использование составных свай из отдельных разъемных секций.

В большинстве же случаев при возведении частного дома достаточно установки буронабивной сваи. Для того в грунте случае в грунте с помощью садового или ручного бура делается отверстие необходимой глубины.

3.1. Разметка и бурение скважин под сваи.

После расчистки и выравнивания участка на месте будущего фундамента делается разметка: с помощью натягивания нитей определяется на местности местоположение внутренних и внешних границ ростверка. Опоры, к которым крепится натянутая разметочная веревка, лучше вывести за периметр будущего фундамента, так, чтобы углы будущего фундамента образовывались в местах пересечения натянутых нитей.

Далее, место каждой опоры обозначается с помощью арматуры или деревянных кольев. Можно просто сделать небольшую лунку на месте будущей сваи и пролить ее водой: своего рода «маркер». Сваи обязательно устанавливаются по всем четырем углам будущего фундамента, а затем от каждого угла отмечается необходимое расстояние до следующей, при этом опоры обязательно должны устанавливаться в месте пересечения стен.

Слишком часто расставленные опоры значительно увеличат материальные затраты на их возведение. Редкое же их расположение может привести к существенной деформации ростверка, а затем и к появлению трещин в несущих стенах.

После завершения работ по разметке будущих свай, строительная нить, служившая разметкой границ будущего ростверка, убирается с опор, и производятся работы по бурению скважин под сваи.

3.2. Заливка скважин. Армирование свай фундамента

Перед заливкой бетоном каждая из скважин армируется. Арматура раскладывается продольно по всей длине сваи. Для каждой из столбовых опор достаточно 4-6 прутьев диаметром 12-10 мм. Для придания устойчивости каждая из арматур предварительно сваривается между собой проволокой. Получается своеобразный каркас (закладная), который вставляется в подготовленную скважину. Арматура обязательно должна выступать над сваей – ее длина должна быть такова, чтобы сцепление с ростверком было достаточным. Расстояние от стен скважины (в случае установки опалубки – от стен опалубки) до прута – не менее 5 см.

Во избежание появления воздушных карманов бетонирование должно осуществляться послойно по 25-30 см. Каждый последующий слой плотно утрамбовывается лопатой-штыковкой или вибратором. Чтобы не допустить швов на стыках, заливка каждого последующего слоя производится до высыхания предыдущего.

3.3. Армирование ростверка свайного фундамента

Поверх каждого столба перед установкой ростверка делают гидроизоляцию из просмоленного рубероида. Вместо смолы возможно использование гидростеклоизола.

Далее, разметочная нить снова натягивается на оставленные опоры, и в обозначенных границах под будущий ростверк укладывается подушка из щебня и песка, которая проливается водой и утрамбовывается. Для того, чтобы вода при заливке бетона не ушла в землю, укладывается полиэтилен или рубероид.

Армирование ростверка происходит до установки опалубки.

После завершения вязки арматуры, разметочная нить снова натягивается и по ней устанавливается опалубка.

Заливка монолитного ростверка осуществляется также, как и при заливке ленточного фундамента.

Для обустройства «висячего» фундамента под него предварительно укладывается слой песка, который по мере высыхания конструкции удаляется. Заменить песок можно деревянным коробом в форме буквы «П», который устанавливается на слой кирпича. Через 3 дня короб и кирпичи удаляются.

Расчет свайного фундамента

На странице представлена технология расчетов фундаментов на железобетонных сваях. Вы узнаете, какие нормативы СНиП регулируют расчет свайного фундамента с ростверком и как реализуется этот процесс на практике.

  • Расчет свайного фундамента с ростверком
  • Как производится расчет свайного фундамента
  • Расчет свайного фундамента СНиП
  • Что учитывается при расчете свайных фундаментов
  • Пример расчета свайного фундамента

Для того чтобы свайный фундамент был надежен и долговечен, необходимо профессионально производить его расчет. Результаты расчета свайного фундамента (ростверка) отражаются в проекте и являются обязательными для исполнения строителями. Наша компания осуществляет забивку свай для свайных фундаментов в строгом соответствии со строительными нормами и на основании проекта.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Расчетом свайно-ростверковых фундаментов занимаются профильные специалисты — инженеры-проектировщики. Выполнению расчетов предшествуют геодезические изыскания на строительной площадке, которые дают проектировщикам необходимую исходную информацию о характеристиках грунтов на объекте.

Процесс геодезии участка начинается с бурения пробных скважин, из которых забирается керн (проба) почвы для дальнейшего анализа в лабораторных условиях. На основе полученных данных производится расчет следующих параметров фундамента.

Свайная часть:

  • Требуемая глубина заложения опор;
  • Диаметр опор;
  • Общее количество опор в фундаменте;
  • Схема размещения свай.

Ростверковая часть:

  • Конфигурация ростверка — низкий, повышенный, высокий;
  • Сечение ростверка;
  • Устойчивость конструкции к нагрузкам на изгиб, продавливание;
  • Способ армирования обвязки.

Как производится расчет свайного фундамента

Производство расчетов свайных фундаментов и оснований выполняется по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.

К первой группе предельных состояний относятся:

  • прочность материалов, из которых изготовлены сваи и свайные ростверки
  • несущая способность грунта
  • несущая способность оснований, в случаях наличия значительных горизонтальных нагрузок

Смотрите так же:

  1. Характеристики шпунта
  2. Фундамент с ростверком на сваях

Ко второй группе предельных состояний относятся:

  • осадки свайных оснований от вертикальных нагрузок
  • перемещения (или горизонтальные повороты) свай вместе с окружающим грунтом при наличии горизонтальных нагрузок и моментов
  • образование или раскрытие трещин в железобетонных конструкциях свайных фундаментов.

Проектирование свайного ростверка по вышеуказанным предельным состояниям ведется по следующим формулам.

Читать еще:  Как сделать фундамент для сарая своими руками?

Устойчивость к продавливанию угловой сваей: , где:

  • Fаi — нормативная нагрузка на угловую свайную опору;
  • h01 — высота обвязки в месте стыковки с угловой сваей;
  • — сила нагрузки, образуемой давлением сваи на ростверк;
  • Ві — расчетный коэффициент, который определяется на основании формулы Ві = К(Hоі/Соі).

Устойчивость к нагрузкам на изгиб: и , где:

  • Мхі, Муі — действующие на ростверк изгибающие моменты;
  • — нормативна нагрузка на свайные опоры;
  • Хі, Уі — расстояние между нижней гранью ростверка и осями свайных опор;
  • Мfx, Мfy — действующие на ростверк изгибающие моменты местного типа;

Прочностная устойчивость к поперечным нагрузкам: :

  • Q — нормативная устойчивость свайных опор, размещенных вне части ростверка, испытующей наибольшие поперечные нагрузки;
  • b — ширина обвязки;
  • Rbt — сопротивление обвязки к нагрузкам на растяжение по материалу;
  • Ho — высота обвязки;
  • С — расстояние от нижнего контура ростверка до оси свайной опоры.

Расчет свайного фундамента СНиП

Что учитывается при расчете свайных фундаментов

Итак, рассмотрим, какие аспекты при расчете свайных фундаментов принимаются в учет:

  • Все возможные нагрузки и воздействия на свайный фундамент рассчитываются на основании СНиП, при этом указанные значения умножаются на так называемый коэффициент надежности, определенный в «Правилах учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций».
  • Несущая способность сваи и свайного фундамента рассчитывается как на основные сочетания нагрузок, так и особые. Расчет по деформациям производится на основные сочетания.
  • В расчетах используются расчетные значения характеристик применяемых материалов и грунтов на строительной площадке (на основании исследований грунтов и проведенных статических или динамических испытаний свай), исходя из значений, указанных в СНиП.

  • Кроме того в обязательном порядке учитываются тип используемых свай (сваи-стойки или висячие сваи), их собственный вес и показатели ветровых (креновых) нагрузок.
  • При расчетах фундамент с ростверком на сваях рассматривается, как единая рамная конструкция, воспринимающая как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и изгибающие силы.
  • При значительных проектных нагрузках и в условиях сложных грунтов, в том числе с высоким уровнем грунтовых вод, в расчетах учитываются и отрицательные силы трения при осадке здания.
  • Есть и другие аспекты, связанные с различными грунтами и их состоянием, которые также учитываются в расчетах.

Пример расчета свайного фундамента

Пример расчета свайного фундамента можно легко найти в интернете, однако он изобилует специфическими формулами и символами, в которых неподготовленному человеку разобраться весьма проблематично, да и ни к чему – это дело специалистов.

В качестве примера приводим алгоритм расчета свайно-ростверкового фундамента:

  • Расчет массы строения;

Чтобы определить массу здания необходимо отдельно рассчитать вес каждого конструктивного элемента дома (кровли, перекрытий, стен, стяжки, стропильной системы). Делается это исходя из размеров конструктивных частей зданий и усредненного веса одного квадратного метра стройматериалов.

  • Расчет полезных нагрузок;

К полезным нагрузкам относится вес мебели, декоративной облицовки стен, людей и предметов, находящихся в доме во время эксплуатации сооружения. Согласно действующим строительным нормативам, величина эксплуатационной нагрузки составляет 100 кг на 1 м2 перекрытия жилого здания.

  • Расчет снеговых нагрузок;

Необходимо определить, какая нормативная снеговая нагрузка приходится на ваш регион, и умножить полученную величину на площадь кровли здания.

  • Определение совокупных нагрузок на фундамент;

Суммируем массу здания, полезную и снеговую нагрузку и умножаем полученную величину на коэффициент надежности. Для жилых зданий его величина составляет 1,2.

  • Определение грузонесущей способности сваи;

Исходя из полученных в результате геодезических изысканий характеристик грунтов высчитываем несущую возможность одной железобетонной сваи по формуле:

  • Определение количества свай в фундаменте и требуемой длинны опор.

Чтобы рассчитать количество свай делим совокупные нагрузки, действующие на основание, на грузонесущую способность одной сваи.

Длина свай определяется исходя из типа грунтов на объекте. Опорная подошва опоры должна вскрывать неустойчивые верхние пласты грунта и углубляться не менее чем на 1 метр в высокотвердые песчаные либо глинистые породы.

К требуемой длине добавляются 40 см., необходимые для сопряжения свай с железобетонным ростверком. В фундаменте сваи размещаются с шагом в 2-2.5 метров, по одной опоре устанавливается на углах дома и в точках пересечения его стен.

  • Расчет ростверка

Расчет ростверка выполняется по указанных в предыдущем разделе статьи формулам. Рекомендуем доверить проектирование обвязки профессионалам, поскольку самостоятельно произвести правильные расчеты, не обладая должным опытом, невозможно.

Наиболее часто используемое сечение ростверка — 40*30 см. Тело обвязки формируется из бетона марок М200 и М300, конструкция дополнительно армируется продольно-поперечным каркасом из прутьев арматуры А2 и А1 (10-15 мм. в диаметре).

Наша компания производит свайные работы, в том числе испытания свай, в строгом соответствии с расчетными данными и СНиП. Тем самым обеспечивается высокое качество результатов и надежность построенного свайного фундамента.

Получить детальную консультацию по погружению свай вы можете у наших специалистов, предварительно заполнив форму:

Фундамент свайный с ростверком — устройство

Строительство домов и других сооружений осуществляется на фундаментах различного типа. Свайно-ростверковый фундамент возводится, если к тому имеются основания.

Подобный фундамент строится в случае:

  • слабые пучинистые грунты;
  • большие перепады в рельефе участка строительства;
  • высокий уровень грунтовых вод;
  • наличие вечной мерзлоты и прочие причины.

Сваи могут применяться различные, как по способу погружения, так и по материалу изготовления. Но в любом случае, в прочную единую конструкцию их связывает ростверк.

Виды ростверка

Ростверк представляет собой конструкцию в виде единой плиты или балок, которые связаны с каждой из свай. В случае балочного ростверка получается конструкция, напоминающая ленточный фундамент, но в отличие от последнего, лента ростверка практически никогда не заглубляется в землю. Это связано с тем, что грунт зимой из-за мороза выпирает, и это его свойство может негативно сказаться на целостности ростверка.

Соединение отдельных элементов ростверка и свай может осуществляться при помощи сварки и монолитных участков.

Ростверк из бетона с арматурным каркасом

Ростверк может выполняться :

  • из бетона с укладкой арматурного каркаса,
  • может быть сборным из элементов заводского изготовления,
  • может быть комбинированным.

Железобетонный ростверк

Выполняя фундамент свайный с ростверком, можно использовать различные материалы и способы.

При возведении деревянных домов на сваях из дерева ростверком служит нижний венец дома, связывающий все сваи.

Можно сделать ростверк из металла, используя в виде балок швеллеры или двутавры. Но цена такого ростверка будет высока. К тому же, сделать такой ростверк вручную не по силам даже двоим. Нужно или приглашать бригаду рабочих, или арендовать подъемный кран. И то и другое значительно увеличивает стоимость всего строительства.

И последний довод, не в пользу металлического ростверка — металл рано или поздно, даже обработанный антикоррозийными составами, будет подвержен разрушению ржавчиной, что приведет к полной реконструкции строения.

Наиболее удобным в плане технологии и цены будет фундамент с монолитным ростверком, выполненным из железобетона. Потому что даже готовые железобетонные балки, укладываемые на головы свай, также имеют слишком большой вес. Чтобы уложить такие балки или плиты потребуется подъемная техника.

Как рассчитать свайный фундамент с ростверком

В первую очередь, следует определить состав грунта на участке.

И в большей мере тот, который залегает на предполагаемой глубине устраиваемого фундамента, поскольку от этого будет зависеть:

  • длина свай;
  • их конструкция;
  • расстояние между сваями
  • несущая способность сваи.

При расчете свайного фундамента с ростверком определяются нагрузки, оказываемые массой дома на сваю и грунт.

Общий вес здания складывается:

  • из его веса;
  • веса кровли;
  • веса перекрытий;
  • временных нагрузок в виде снега;
  • полезных нагрузок в виде людей, мебели, инженерного и бытового оборудования.

Данные по нагрузкам умножаются на поправочный коэффициент, равный 1.3.

Дальнейший расчет производится, учитывая общую площадь строения. Обычно свайные фундаменты с ростверком применяются для домов с площадью не менее 300кв.м. При меньшей площади такие фундаменты нецелесообразны с экономической точки зрения.

Точный расчет свайного фундамента может сделать только квалифицированный инженер – строитель. Своими силами такой расчет сделать невозможно.

На основании инженерного расчета, где указано количество свай, шаг между ними, глубина их погружения, можно своими силами приступать к устройству свайного фундамента с ростверком.

Сваи для частного дома можно сделать как буронабивными, так и винтовыми. Второй вариант более экономичный, так как требует меньше времени на устройство. При этом следует учитывать, что винтовые сваи можно заглублять своими силами, без привлечения специальной техники. Отпадает необходимость в расчистке участка от верхнего слоя почвы и выравнивания рельефа.

Главное условие при устройстве свайно-винтового фундамента с ростверком – это грамотно сделанный расчет несущей способности свай, их количества и расположения на участке строительства.

Армирование ростверка свайного фундамента

Свайный фундамент, независимо от вида свай, обязательно должен быть армированным. Сваи армируются для придания им надлежащей прочности, точно также и ростверк армируется для улучшения своей несущей способности.

Кроме этого, арматура, выступающая из бетона на голове сваи, служит местом соединения свай и ростверка в единую конструкцию. Даже когда железобетонные сваи срубаются для придания горизонтальности в плане, некоторая часть арматуры остается для последующего крепления сваркой с арматурой балок или плит ростверка.

Неармированные элементы ростверка попросту не смогут выдержать тех нагрузок, которые приходятся на них от веса стен и перекрытий.

При устройстве свайного фундамента с ростверком армирование осуществляется арматурой периодического профиля диаметром 10-12 мм, иногда используется арматура диаметра 14 мм.

При устройстве ленточных ростверков арматурный каркас изготавливается из двух поясов – верхнего и нижнего, которые связываются между собой вертикальными металлическими стержнями, диаметром 6-8 мм. Меньший диаметр обусловлен тем, что вертикальные прутки арматуры практически не несут никакой нагрузки и предназначены только лишь для придания формы арматурному каркасу.

Каждый пояс состоит, как минимум, из двух горизонтально расположенных прутьев периодического профиля. Оба пояса связываются между собой посредством вертикальных стержней и вязальной проволоки. Причем вертикальные стержни не обязательно должны быть из стали периодического профиля.

На заводах ЖБИ при изготовлении арматурных каркасов для свай используются сварочные автоматы, которые сваривают поперечные соединения точечной сваркой, но сами поперечные круги или квадраты (в зависимости от формы сечения сваи) связываются с продольными арматурными прутьями только методом вязания.

Строительство фундамента с ростверком в виде плиты требует больших затрат на бетонную смесь и арматуру. Но принцип армирования такой же, как и в ленточных фундаментах. Также верхний пояс арматурного каркаса представляет собой сетку из стержней периодического профиля диаметром 10-14 мм и вертикальных стержней меньшего диаметра.

Фундамент с ростверком в виде плиты

Стоимость фундамента с ростверком, в основном, зависит от количества использованной бетонной смеси, количества арматуры, объема пиломатериала, затраченного на опалубочные работы и еще некоторых факторов.

Читать еще:  Готовый погреб: выбор и особенности монтажа

По своей конструкции ростверки бывают:

  • высокими,
  • низкими.

Заглубленный ростверк находится своей нижней плоскостью на одном уровне с землей или на несколько сантиметров ниже уровня почвы.

Между сваями копается неглубокая траншея, в которую послойно укладывают песок и щебень с трамбованием.

Оголовки свай, которые находятся на одном уровне с подстилающим слоем, должны быть закрыты гидроизоляцией.

Устанавливается опалубка, в которую монтируют арматурный каркас. Арматура каркаса и оголовок свай связываются между собой и производится заливка фундамента. При этом следует арматурный каркас укрепить в опалубке таким образом, чтобы он не доходил до стенок опалубки на 5 см.

Но такое устройство ростверка возможно лишь на непучинистых грунтах. В противном случае, выдавленный морозом грунт может или выгнуть балку ростверка посередине, или совсем её оторвать от сваи. Поэтому, прежде чем устраивать такой ростверк, следует поинтересоваться видом грунта под вашим строением.

Сборные ростверки могут устраиваться как высокими, так и низкими. При устройстве высокого ростверка готовую балку устанавливают на железобетонный оголовок, который предварительно смонтирован на свае при помощи монтажного хомута и залит бетонной смесью.

Низкий сборный ростверк устраивается непосредственно на выравнивающей подсыпке. Соединение балки и сваи происходит путем устройства монолитного участка в отверстиях балки, куда отгибаются выступающие из сваи арматурные стержни.

Расчёт свайного фундамента с ростверком: алгоритм и наглядный пример

Строительство здания на слабом грунте со сложным рельефом начинается с заложения столбчатого фундамента. Чтобы конструкция держалась на стационарном уровне, не подвергалась воздействию влаги и холода, инженеры-проектировщики выполняют расчет свайного фундамента с ростверком.

Полезная нагрузка – это сумма веса мебели, людей, половых покрытий, бытовых приборов, облицовок. Рассчитывается приблизительно, согласно нормам колеблется между 100 и 200 кг. на единицу площади перекрытия помещения.

S – совокупная площадь перекрытия дома.

Вычисление снеговых нагрузок

Снеговая нагрузка – давление на поверхность кровли снежного покрова. Нормативное снеговое давление определено для каждого региона индивидуально. Например, С. Н в Иркутске колеблется между 392 кг/м2 и 560 кг/м2.

С.Н = N * S
N – вес снегового покрова;
S – площадь кровли здания.

Вычисление массы здания

Масса здания – сумма веса элементов дома: стен, стропильной системы, перекрытий, кровли, стяжки.

M = m1 m2 m3 …
M – масса строения;
m – удельный вес элемента.
m = V / S
V = усредненный вес 1 м2 стройматериала;
S = площадь элемента.

Пример составления сводки для вычисления массы здания:

Элемент Вес, кг/м2
Кирпичные стены (150 мм) 220-270
Железобетонное перекрытие 500
Рубероидное покрытие 20-50
Вычисление совокупных нагрузок

Совокупные нагрузки – это сумма воздействий на опоры.

С. Н = (М П.Н С. Н) * К.Н

К. Н – коэффициент надежности, соответствующий предельному состоянию. Прописан в своде правил №2.01.07-85*. Например, для жилых зданий – 1,2.

Вычисление грузонесущей способности сваи

Грузонесущая способность – это давление, которое выдерживает опора. Высчитывается по данным исследования грунта, например, основываясь на сопротивлении почвы.

Fdf = u * ∑ Ycr * Fi * Hi;
Fdr = Ycr * R * A;
Fd = Ycr * (Fdf Fdr).
Fd – грузонесущая способность сваи;

Ycr — коэффициент работы столба в почве после заложения (=1);

u – внешний периметр сечения опоры;

Fi – сопротивление грунта у боковой стенки столба;

Hi – толщина грунта, соприкасающаяся с боковой стенкой опоры;

R – нормативное сопротивление почвы под основой столба;

А – площадь опоры.

Нормативные значения или формулы для их нахождения даны в своде правил 2.02.01-83*.

Расчет количества свай ростверкового фундамента

Количество свай – минимальное число опор, поддерживающих сооружение.

В обязательном порядке опоры устанавливаются на углах дома, а также в местах стыковки стен. Расстояние между столбами свайно-ростверкового фундамента — 2-2,5 м.

n – количество столбов

Вычисление длины свай

Длина сваи – глубина заложения стержня, необходимая для устойчивого положения основания конструкции. Высчитывается по данным исследования грунта, например, основываясь на высоте пластов.

Подошва углубляется на 1 метр в твердые породы (крупный песок). К длине на уровне растительного слоя добавляется 40-50 см. (определяет высота обвязки) для соединения опор и рамы.

Расчет ростверка свайного фундамента

Ростверк – железобетонная рама, которая соединяет верхнюю часть столбов, а также служит опорной конструкцией для несущих элементов здания.

Расчет свайного фундамента с ростверком выполняется в соответствии с предельными состояниями. Предельное состояние – состояние, при котором конструкция получает необратимую деформацию или локальное повреждение, а также не способна сопротивляться внешним воздействиям. Классификация пределов:

1 группа: несущая способность грунта, прочность материалов свай и обвязки, глубина заложения;
2 группа: усадки, повороты опор и контактной почвы под воздействием внешних факторов, например, мерзлоты.
При расчете свайного фундамента с ростверком для практически верного заложения учитываются силы трения при усадке, например в почвах с грунтовыми водами. Принимают во внимание тип свай, а также величину креновых нагрузок.

Согласно вышеуказанной классификации и сборникам правил №2.17.77, №2.03.01 размер обвязки и глубина ее заложения рассчитываются по формулам:

Fаi ≤ Rbt * h01 * ∑ Uі * Ві – устойчивость к продавливанию угловой опорой.
Мхі = ∑ Fі * Хі – Мfx – устойчивость к изгибам.
Q ≤ 1.5 * b * Ho * Rbt * – устойчивость к поперечному давлению.
Fаi – нормативное давление на угловую сваю;

Rbt – сопротивление рамы к растяжению;

h01 – глубина заложения обвязки на угловой опоре;

Uі – сила давления опоры на раму;

Ві = К * (Hоі / Соі) – расчетный коэффициент (свод №2.03.01);

Мхі – изгибающие моменты, действующие на ростверк;

Fі – нормативная нагрузка на столбы;

Хі – расстояние между осями опор и нижней гранью рамы;

Мfx – изгибающие факторы местного типа, действующие на обвязку;

Q – нормативная устойчивость столбов вне рамы (испытывают наибольшее поперечное давление);

b – ширина ростверка свайного фундамента;

Ho – глубина заложения ростверка в свайном фундаменте.

Расчет свайного фундамента с ростверком производят согласно рекомендациям сборников №2.01.07-85*, №2.02.01-83, №2.17.77, №2.03.01.

Пример расчета свайного фундамента с ростверком

Требуется построить одноэтажный жилой дом в Сургуте. Длина 8 м., ширина 9 м. Болотная почва. Опоры – винтовые, размером 86х250х2500. Итак, как правильно рассчитать свайно-ростверковый фундамент?

П.Н = 8 * 9 * 100 кг = 7200 кг
Нормативная снеговая нагрузка в Сургуте – 180 кг/м2. С.Н = 180 * 8 * 9 = 12960 кг.
Предположим, что сумма веса облицовки, крыши и бруса – 30126 кг.
С. Н = (М П.Н С. Н) * К.Н = (30126 7200 12960) * 1,2 = 60343 кг. (так как дом жилой, К.Н – 1,2).
Предположим, что Fd (грузонесущая способность сваи) – 2000 кг. Следовательно, n = С.Н / Fd = 60343 / 2000 = 30. Таким образом, для строительства понадобится 30 столбов. Между опорами 2 м.
Допустим, что грунт имеет 6 пластов: растительный, супесь, глина, суглинок, глина, песок средней крупности. Опора углубляется на 1 м. в твердую породу – песок, суммарная высота остальных слоев — 7.25 м. Дополнительно прибавляется 40 см. для соединения с обвязкой. Высота свай = 1 7,25 0,4 = 8,65 м.
Стандартное сечение обвязки – 40 * 30 см. Масса рамки формируется из бетона, армируется каркасом из арматуры.
Дом – это крепость, основа которой — фундамент. В слабых грунтах со сложным рельефом давление на опоры увеличивается в разы. Рама – единая конструкция, выдерживающая изгибающие силы, вертикальный и горизонтальный навал. Точный расчет свайно-ростверкового фундамента делает проживание в здании безопасным.

Определение сечения свайных фундаментов и расчет

Свайно-ростверковые фундаменты отличаются достаточно простой конструкцией, но, несмотря на популярность они нестабильные. Так как основания не имеют большой несущей площади, они подвержены горизонтальным и вертикальным подвижкам почвы.

Также на их устойчивость в значительной мере влияют размеры и масса самого здания, а также климатические условия в регионе, объем и качество используемых строительных материалов, диаметр подошвы опоры.

Сваи всегда устанавливаются подошвой ниже глубины промерзания почвы, а заводские стальные конструкции изготавливаются и поставляются строго определенной длины и диаметра. Также важную роль играет конструкция ростверка, особенно то, из чего он сделан. Многие застройщики часто решаются самостоятельно сделать сваи прямо на строительной площадке, для этого подготавливают определенный объем бетона и арматуры, но такие конструкции часто не подходят для больших типов сооружений.

Зачем нужно использовать расчет свайного фундамента

Учитывая, что сваи в фундаментах – это обычные точки опоры, которые отвечают за равномерный перенос всего объема нагрузок, со стороны здания и грунта через подошву на прочные слои почвы, они подбираются только после расчета ростверка. К примеру, максимально допустимые размеры, толщина, конструкция, прочие параметры.

Также на выбор диаметра используемых в строительстве свай влияют факторы, связанные с типом грунта, которые также учитываются в расчетах. Расчет свайного фундамента нужен для некоторых удобств:

  1. Получится сделать расширенный проект свайного основания с учетом мест установки опор, а также расстояния между ними.
  2. Можно существенно экономить на объеме используемых строительных материалов, подобрав оптимальный тип опоры.
  3. Расчет предусматривает выбор оптимальной по диаметру опоры, ее длины и габаритов, а также подбор типа подошвы.

Также можно сразу определить, подойдут винтовые сваи для данного типа строительства или нужно использовать набивные или иные типы свай.

Расчет свайного фундамента

Он выполняется по параметрам предельных значений первой и второй группы факторов, указанных ниже. Каждая группа состоит из ряда параметров, в результате суммирования которых и можно подобрать оптимальные по диаметру опоры. Первая группа:

  • расчет нагрузки со стороны материала несущих конструкций;
  • расчет максимально возможного сопротивления почвы на продавливание и деформацию;
  • несущая способность самого основания.
  • осадка основания сваи с учетом максимально допустимого сечения подошвы;
  • перемещение сваи за счет сил смещения;
  • наличие трещин в конструкции сваи.

Перед началом расчетов, нужно провести подробный геологический анализ почвы на месте строительной площадки и определиться с максимально допустимой длиной опор. Можно по данным нагрузок на почву сразу определиться с количеством и сечением опор, но рекомендуется проверить расчеты лишний раз, особенно при возведении жилых зданий на крутых склонах и откосах.

Выбор материала ростверка

На данный момент, ростверки могут возводиться из следующих строительных материалов:

  1. Деревянный брус, колода или бревно. Масса конструкции незначительная, плотность составляет до 1 кг/м 2 . Рекомендуется для малых сооружений типа бань, сараев или иных хозяйственных построек, армирование свай и ростверк не практикуется.
  2. Бетон и железобетон. Здесь рекомендованная марка бетона не ниже В20, размеры, такие как ширина составит не менее толщины несущих стен с добавочным коэффициентом 1,2, длина проектная, толщина – не менее 25 см.

Минимальная толщина ростверка рассчитывается с учетом сечения опоры. В свою очередь опора, особенно железобетонная, должна быть жестко заделана в контур ростверка на высоту не менее двух диаметров конструкции, толщина плиты подбирается в результате расчета максимальной нагрузки на продавливание. Высота ростверка иногда составляет до 1,2 метра, рассчитывается исходя из параметров самого здания. После проведения расчета диаметра и максимальной нагрузки на прогиб, рекомендуется уточнить размеры ростверка, исходя из расчетного количества опор.

Читать еще:  Пристройка к деревянному дому: как сделать своими руками

Выбор конструкции

Материал и конструкцию несущих конструкций свайно-ростверкового фундамента подбирают исходя из местных условий. Если почва содержит достаточно большое количество влаги, тогда рекомендуются бетонные и железобетонные несущие конструкции с большим сечением, ведь железные быстро будут уничтожены коррозией. Но при их выборе нужно также учитывать конструктивные особенности, достоинства и недостатки, а также финансовой фактор.

Длина сваи зависит от типа и структуры грунта на строительной площадке. По правилам, винтовые сваи вкручиваются ниже глубины промерзания почвы, а бетонные конструкции устанавливаются широкой подошвой на прочный грунт. Расчет сваи по первой группе предельных состояний производится по двум параметрам:

Прочность материала опоры

Сопротивление материала опор можно посчитать по формуле без учета продольного изгиба:

Где Yc – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; Rb – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; Ab – площадь подошвы опоры, м 2 ; Rsc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; As – площадь сечения арматурного каркаса, м 2

Расчет несущей способности грунта

В зависимости от характера передачи нагрузки от здания на почву, все опоры делятся на две группы: стойки и висячие конструкции. Стойки – это конструкции, которые опираются на прочный слой почвы своей подошвой или ввинчиваются в грунт. Объем используемого строительного материала для наполнения может быть разным для каждой отдельной несущей опоры в зависимости от ее длины, максимально допустимого диаметра подошвы, сечения по всей длине. Висячие опоры передают нагрузку на грунт своим нижним концом и боковыми поверхностями, к этой группе относятся буро-набивные сваи. При выборе несущих конструкций важную роль играет сечение подошвы, ведь чем оно больше, тем большие нагрузки способно выдержать основание.

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

Где: Yc – это коэффициент опоры, принимается за 1; А – площадь подошвы; R – расчетное сопротивление почвы, табличные данные, для скальных пород составляет до 20 МПа.

Расчет висячей сваи делается намного сложнее, ведь все они устанавливаются без выемки почвы и за время монтажа деформируются с расширением.

Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения

Минимальное количество опор для фундаментов с низким ростверком можно посчитать по формуле:

Где k – коэффициент, составляет 1,4; N’I − вертикальная нагрузка на фундамент со стороны здания; Fd – несущая способность опоры; Y k – коэффициент надежности, составляет 1,4.

После расчета минимально необходимого количества опор можно начинать делать эскизный проект будущего основания. Расстояние между опорами принимают до 1,5 метра, их обязательно нужно устанавливать на углах пересечения несущих стен и в точках наиболее высокой нагрузки на грунт. Объем строительных материалов рассчитывается индивидуально, исходя из местных условий и характеристик опор.

Предварительное распределение свай по минимальной площади нижней кромки ростверка рассчитывается так:

Тут параметры a, b – это ширина и длина опоры, а с – ширина обреза, той части опоры, которая отрезается при выравнивании фундамента по горизонтальной плоскости.

Если полученная площадь окажется недостаточной для размещения свай, тогда будет необходимо увеличить размеры подошвы и, соответственно, ее объем. Если и увеличение не дает необходимых параметров нагрузки на грунт, тогда проектировщики увеличивают длину сваи, ее диаметр, количество или объем используемых строительных материалов.

В некоторых случаях целесообразно комбинировать сразу несколько видов свай или увеличивать объем подошвы за счет устройства свайного поля. Его рекомендуется устраивать в тех случаях, когда на единицу площади грунта оказывается значительная нагрузка со стороны здания. Как правило, такие поля монтируют в бетонные стаканы, объем необходимых строительных материалов рассчитывается отдельно, как и марка бетона. Также здесь настоятельно рекомендуется провести расчет допустимой нагрузки на строительные материалы.

Расчет осадки фундамента по второй группе выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения. Осадка определяется по диаметру и площади подошвы сваи, а также их количества и выбора допустимого материала при растяжении. При этом, если будут запроектированы висячие опоры, тогда деформацию не рассчитывают.

Расчет железобетонных ленточных ростверков свайных фундаментов под кирпичные и крупноблочные стены

1. Ростверки под стенами кирпичных и крупноблочных зданий, опирающиеся на железобетонные сваи, расположенные в один или в два ряда, должны рассчитываться на эксплуатационные нагрузки и на нагрузки, возникающие в период строительства.

2. Расчет ростверка на эксплуатационные нагрузки следует вести из условия распределения нагрузки в виде треугольников с наибольшей ординатой р,тс/м, над осью сваи, которая определяется по формуле

, (1)

где L расстояние между осями свай по линии ряда или рядов, м;

qo равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка (вес стен, перекрытий, ростверка и полезная нагрузка), тс/м;

а— длина полуоснования эпюры нагрузки, м, определяемая по формуле

, (2)

где Ер модуль упругости бетона ростверка, кгс/см 2 ;

Iр— момент инерции сечения ростверка, см 4 ;

ек модуль упругости кладки стены над ростверком, кгс/см 2 ;

bк— ширина стены, опирающейся на ростверк (ширина цоколя), м.

3. Наибольшую ординату эпюры нагрузки над гранью сван ра,тс/м, можно определить по формуле

, (3)

где qo,a— значения те же, что и в формуле (1):

Lp расчетный пролет, м, принимаемый равным 1,05 Lсв,(гдеLсв— расстояние между сваями в свету, м.)

Для различных схем нагрузок расчетные изгибающие моменты МопиМпропределяются по формулам, приведенным в табл. 1.

Момент на опоре Моп

Момент в середине пролета Мпр

Ширина ростверка bp, см

Ширина цоколя bк см

5. Поперечную перерезывающую силу, тс, в ростверке на грани сваи можно определить по формуле

, (4)

где qои Lp обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

6. Расчет ростверка в продольном направлении на нагрузки, возникающие в период строительства, производится из условия, что расчетные усилия в ростверке — опорный и пролетный моменты, тсм, а также поперечная сила, тс, определяются по следующим формулам:

, (7)

где qk  вес свежеуложенной кладки высотой 0,5 L,но не мень­шей, чем высота одного ряда блоков, определенный с коэффициентом перегрузки n = 1,1тс/м;

LpиL— обозначения те же, что и в формулах (1) и (3).

Расчет ростверка при двухрядном расположении свай в поперечном направлении, производится как однопролетной балки на двух опорах.

При наличии проемов, когда высота кладки от верха ростверка до низа проема менее 1/3 L,следует учитывать вес кладки стен до верхней грани железобетонных перемычек, а при каменных перемычках — вес кладки стен до отметки, превышающей отметку верха проема на 1/3его ширины.

7. Проверка прочности кладки стены или цоколя над сваей на смятие производится в соответствии с главой СНиП по проектированию каменных и армокаменных конструкций.

Пример 1.Требуется определить расчетные усилия в монолитном железобетонном ростверке шириной bp = 50см, высотой hp= 40 см, на который опирается стена из силикатного кирпича ширинойbс= 64 см при ширине цоколяbк= 51 см. Марка бетона по прочности на сжатие М150, кирпича 100, раствора 75. Сваи сечением 30X30 см расположены в один ряд, расстояние между осями свай L = 2м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверка q = 20тс/м (рис. 6).

а) Определение усилий в ростверке от эксплуатационных нагрузок

Для упрощения определения расчетного пролетного Mпpи опорногоМопмоментов можно воспользоваться графиком рис. 1.

На оси абсцисс в правой части графика откладываем расчетный пролет Lp, равный

где lcв=L — d= 2-0,3 = 1,7 м.

Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения его с кривой A = f(Lp, a) для опорного моментаМоппри высоте ростверка 40 см, марке бетона М150 и раствора 75. Из точки пересечения б проводим горизонтальную прямую бв параллельно оси абсцисс.

На оси абсцисса левой части графика откладываем величину, соответствующую погонной нагрузке на уровне низа ростверка, qо=20 тс/м. Из полученной при этом точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с горизонтальной прямой бв. Точка в пересечения этого перпендикуляра с горизонтальной прямой определяет расчетный опорный моментМоп= 4,95 тсм.

Для определения пролетного момента Мприз точки на оси абсцисс, определяющей расчетный пролет Lp, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой A = f(Lp, а) для пролетного моментаМпр при марках бетона и раствора кладки, соответствующих условию задачи, т.е. 150 и 75. Далее поступаем аналогично тому, как указано выше. В результате получаем расчетный пролетный момент, равныйМпр= 2,42 тсм.

б) Определение усилий в ростверке от нагрузок в период строительства

Вес кладки qкопределяем исходя из ее высоты, равной 0,5L:

qк = n0,5Lbcк,

где п — коэффициент перегрузкип= 1,1;

bс ширина стены (bс= 0,64 м);

к— объемный вес кирпичной кладки (к= 1,9 тс/м 3 );

qк= 1,10,51,770,641,9 = 1,18 тс/м.

Опорный момент определяем по формуле (5):

Mоп= ‑0,083qкL 2 p= ‑0,0831,181,54 2 = ‑0,232 тсм.

Пролетный момент определяем по формуле (6):

Поперечную силу определяем по формуле (7):

тс.

По полученным расчетным усилиям в соответствии с требованиями главы СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и СНиПII-В.2-71 «Каменные и армокаменные конструкции» определяется продольное и поперечное армирование ростверка и проверяется прочность кирпичной кладки на местное сжатие (смятие) над сваей.

Пример 2.Требуется определить расчетное усилие от эксплуатационных нагрузок в монолитном железобетонном ростверке ширинойbр= 100 см, высотой hp = 50см, на который опирается стена из силикатного кирпича ширинойbc= 64 см при ширине цоколяbк= 64 см. Марки бетона, кирпича, раствора и сечение свай такие же, как и в примере 1. Сваи расположены в два ряда в шахматном порядке. Расстояние между осями свай в ряду 1,6 м, а между смежными сваями в разных рядах вдоль оси стены L=0,8м. Расчетная нагрузка на уровне низа ростверкаqо= 60 тс/м.

Решение.Расчет начинаем с определения основных расчетных характеристик материала и сечения ростверка.

Модуль упругости бетона ростверка Ебпринимаем по табл. 18 главы СНиПII-21-75:Ер= 2,110 5 кгс/см 2 .

Момент инерции сечения ростверка равен:

м 4 .

Модуль упругости кирпичной кладки принимаем

Ек= 12750 кгс/см 2 .

По формуле (2) вычисляем длину полуоснования эпюры нагрузки:

м.

Расстояние между сваями в свету Lcви расчетный пролет ростверка равны:

Так как а = 2,08 м > Lcв= 0,5 м, опорный и пролетный моменты следует определять по формулам, приведенным в табл. 1 данного приложения для схемы 4.

тсм;

тсм.

Поперечную силу определяем по формуле

тс.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector