Качественный расчет количества свай для фундамента. Расчет свайных фундаментов

5 Расчёт свайных фундаментов.

Расчет свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний.

По первой группе определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материалов свай и ростверков. По второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов.

5.1 Расчёт ленточного свайного фундамента

Определим длину сваи:

lсв=l0+∑lгр+lн.сл=0,1+2+6+0,5=8,6 м (10)

Принимаем сваю С 9-30.

Рисунок 4 – Расчетная схема к определению несущей способности сваи под наружную стену.

По таблице СНиП подбираем R при глубине погружения свай 11,8м- R=5190 кПа

При погружении свай забивкой молотом

Несущую способность сваи определяется по формуле (11) как сумма расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:

(11)

где -коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый=1

R-расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа.

А - площадь опирания на грунт сваи, м.

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м.

fi – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.

hi – толщина итого слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта и принимаемые по таблице А2 [3].

Первый слой- песок рыхлый, поэтому начинаем со второго слоя.

-суглинок текучепластичный J=0.79:

при z1=5,9 м, суглинок текучепластичный

при z2=7,9 м, суглинок текучепластичный

при z3=9,9 м, суглинок текучепластичный

-песок средней крупности

при z4=11.35 м,

Несущая способность свай под колону :

Расчётная нагрузка, допускаемая на одну сваю:

(12)

где - коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

5.2 Определение количества свай и размещение их в ростверке

Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле

(13)

Определим расчетное расстояние между осями свай на 1 п.м. стены:

Принимаем однорядную систему расположения свай.

Определяем размеры ростверка в плане:

-расстояние от края ростверка до боковой грани сваи ;

-ширина ростверка :

где - расстояние между рядами свай;

- расстояние от края ростверка до боковой грани свай;

- число рядов

Тогда b=0,3+2*0,11=0,52м

Принимаем ширину ростверка b=0,52м и высоту h=0,5м.

Рисунок 5 - Схема конструирования ростверка

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на однусваю, которая должна быть меньше допустимой:

(14)

Условие выполняется, фундамент запроектирован правильно.

5.3 Проверка прочности основания куста свай.

Удовлетворение условия (14), для каждой сваи не означает, что основание свай будет работать надежно. С цель проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент ( схему условного фундамента для свайного фундамента под колонну смотри рисунок 7).

Для внецентренно-загруженного фундамента:

(15)

Рисунок 7-К определению размеров условного фундамента

aусл, bусл - соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента,

(16)

М - расчетный момент, действующий в уровне нижних концов свай, т.е. по подошве условного свайного фундамента и равен М = М0II + F0II,h ·dусл;

W - момент сопротивления подошвы условного свайного фундамента.

Rусл - расчётное сопротивление грунта в плоскости подошвы условного фундамента, кПа

Если условия (15) не выполняются, то необходимо либо увеличить количество свай, либо изменить расстояние между сваями, либо изменить размеры свай, или же увеличить глубину погружения свай.

Определяем ширину условного фундамента:

(17)

Объем условного фундамента AБВГ:

(18)

Объем ростверка:

Объем свай:

Объем грунта в пределах условного фундамента:

(19)

Вес грунта в объеме условного фундамента:

(20)

где II -средний удельный вес грунтов, лежащих выше уровня подошвы:

Вес свай и ростверка:

Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:

(21)

Момент в уровне нижних концов свай:

M= MOI I + F0II,h ∙hp = 11+161,4=33,4кН∙м. (22)

(23)

Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы, при котором еще возможен расчет оснований по II группе предельных состояний:

(24)

с1 = 1,4; с2 = 1,2.

При =18,270 Mγ= 0,44; Mg= 2,76; Mс = 5,35; Сn = 0,6 кПа.

<R=325,73кПа

<1,2R=390,88 кПа

Все условия соблюдаются.

studfiles.net

расчет количества свай и нагрузки

Расчет винтовых свай Свайный фундамент – один из самых недорогих и простых, обходится в два раза дешевле ленточного. Подходит для установки на слабой, обводненной, вечномерзлой почве и участках с неровным рельефом. Правильный расчет фундамента на винтовых сваях является залогом надежности и долговечности постройки.

Следуя представленной в данной статье инструкции, можно выполнять расчет количества опор и оптимального расстояния между ними самостоятельно. Если произвести монтаж без учета этих факторов, домостроение даст неравномерную усадку, на фундаменте и стенах будут образовываться трещины.

На что обратить внимание при расчете фундамента

Количество свай зависит от типа почвы

При устройстве свайного фундамента расчет количества свай ведется в зависимости от факторов:

тип грунта;
уровень расположения подземных вод;
масса домостроения с учетом строительных материалов, предметов, мебели, людей, которые будут находиться в доме. Учитываем максимальный слой снега, который может находиться на кровле в зимний период. Расчет нагрузки от бассейна, ванны берем с учетом того, что они будут наполнены водой.

В зависимости от этих факторов подбираем вид опор, их диаметр, определяем глубину заложения, шаг установки. Согла

fundamentaya.ru

пример для здания весом 100 т

Необходимость применения свайного фундамента не всегда обусловлена экономическими соображениями или меньшими трудозатратами, например в сравнении с ленточным или плитным. Причиной может стать малая несущая способность грунта, когда даже при небольшой нагрузке на него нельзя использовать мелкозаглубленный ленточный фундамент.

Свайно-ростверковый фундамент.

На таких участках можно, не роя глубоких траншей для заглубленного основания, с помощью, например, винтовых свай выйти на слой грунта с большей несущей способностью. При этом усложняется расчет свайного фундамента.

При расчете ленточного фундамента учитывают только вертикально действующие нагрузки, для определения которых достаточно общий вес будущего строения разделить на площадь основания, опирающегося на грунт. Результат умножить на 1,4 (запас прочности) и сравнить с несущей способностью грунта, которая обычно указывается в кг/см2.

О винтовых сваях и их особенностях

Свайный фундамент состоит из отдельных элементов — свай.

Рисунок 1. Винтовая свая.

Сверху их объединяют ростверком. Ростверк можно выполнить из деревянных или железобетонных балок либо в виде сплошной железобетонной плиты.

Сваи изготавливают на производстве или самостоятельно. Если они изготовлены на месте строительства, то их основание делают плоским. Для расчета нагрузки, передаваемой от нее на грунт, знать только площадь опоры недостаточно. Необходимо учитывать и силы трения, которые возникают между боковой поверхностью стержня и грунтом и создают дополнительное сопротивление нагрузке, действующей на грунт.

На рис. 1 представлена винтовая свая. Такой тип в России в гражданском строительстве стали применять сравнительно недавно, хотя их широко применяли военные инженеры при строительстве мостов и переправ.

Ствол сваи — это стальная труба (диаметр от 80 до 130 мм, сталь марки ст10), конец которой делают в форме прямого конуса. Перед переходом цилиндра в конус приварена винтовая конструкция (лопасть), за счет которой и происходит вворачивание в грунт. На рис. 1 представлена винтовая свая с уже готовым оголовком. Однако есть элементы без оголовка, с отверстиями в конце ствола. В отверстие заводят рычаг для ее вращения. Такое исполнение позволяет при необходимости удлинить ствол.

Преимущества винтовых свай:

несложная и безопасная технология установки;
применение возможно практически на любых грунтах, кроме скальных, на которых можно строить дом и без специального основания;
при вворачивании винтовых свай отсутствует ударная нагрузка, что позволяет применять их в местах плотной застройки;
после установки на винтовые элементы можно сразу же монтировать ростверки, то есть переходить к следующему этапу строительства;
холмистая местность или неровные участки не являются препятствием для применения этого вида;
винтовые сваи можно устанавливать практически в любых погодных условиях, в том числе и зимой в мороз;
при необходимости их можно извлечь для повторного вворачивания.

Вернуться к оглавлению

Закладка фундамента на основе винтовых свай

Схема монолитно-литого ростверка: 1 – буронабивная свая из монолитного бетона и каркас из арматуры; 2-ростверк из монолитного бетона и каркаса из арматуры;3 – горизонтальная гидроизоляция; 4 – продух.

В первую очередь необходимо непосредственно на территории строительства обследовать структуру грунта и определить под слабыми грунтами нижний слой, который может выдержать вес дома. Длина сваи должна обеспечить заглубление в несущий слой на глубину 0,5-1 м.

Такое обследование выполняют путем предварительного бурения. Определяют уровень грунтовых вод и учитывают глубину промерзания грунта в районе строительства. Далее обозначим основные этапы строительства:

Разметка и выравнивание периметра. В процессе разметки первыми определяют места установки угловых свай. При этом место следует определить так, чтобы элемент впоследствии оказался посредине ростверка.
Размечают места установки остальных свай. Оптимальное расстояние между ними — 2 м, максимальное — 3 м. Они должны быть под всеми стенами дома, независимо от того, несущая это стена или внутренняя перегородка.
Завинчивание начинают с угловых элементов. В отверстия ее верхней части пропускают лом, а для удлинения рычага на лом надевают металлические трубы. Отклонение от вертикали окончательно ввинченной детали не должно превышать 2 градусов. Угол наклона с помощью магнитного уровня следует контролировать непрерывно в процессе вворачивания.
На угловых сваях с помощью шлангового уровня наносят метки, определяющие горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка. Элементы пока не обрезают.
Вворачивают остальные сваи. Глубину вворачивания делают такой, чтобы от верха трубы до горизонтальной плоскости, обозначенной на угловых деталях (определяют с помощью шлангового уровня), было не более 15-20 см.
По обозначенным уровням обрезают не несущую поверхность.
Делают водный раствор цемента и песка в соотношении 1:4 и заполняют им сваи.

Примечание. Если элемент имеет оголовок, как показано на рис. 1, то горизонтальная плоскость по угловым сваям устанавливается по самому высокому углу фундамента, а затем с помощью шлангового уровня определяют, насколько необходимо заглубить деталь.

Вернуться к оглавлению

Закладка фундамента на буровых железобетонных сваях

Опалубка для сваи.

Для такого фундамента необходимо выполнить расчет свайного основания, а затем буровые железобетонные сваи изготовить самостоятельно. Без ручного бензинового или электрического бура не обойтись, потому как неизвестно, какой глубины придется бурить скважину. С помощью этих механизмов можно пробурить скважину до 5 м глубиной и диаметром до 30 см.

Бурить скважину необходимо, как минимум, на 20 см ниже глубины промерзания. Но даже в северных районах европейской части России она не превышает 2 м. Если же ниже этого уровня окажется слой грунта с небольшой несущей способностью или грунтовые воды (верховодка), то придется углубляться, чтобы достичь слоя с большей несущей способностью.

С помощью специальных головок в конце скважины можно сделать расширение. Возможно, такое расширение потребуется, чтобы увеличить для свайного фундамента площадь опоры на грунт и тем самым уменьшить на него давление.

В качестве опалубки используют рубероид в 2-3 слоя или асбестовую трубу подходящего диаметра. В сыпучих грунтах опалубку необходимо делать обязательно. Это исключит попадание грунта в бетон, что уменьшит долговечность сваи, ибо ее шероховатая поверхность будет удерживать больше влаги и разрушение бетона от замерзания и размораживание будет происходить интенсивнее. В плотных грунтах, где ее длина будет зависеть только от глубины промерзания, можно обойтись без опалубки,

Схема свайно-ростверкового фундамента.

Сваю обязательно необходимо армировать. Без армирования они могут хорошо выдерживать сжимающие нагрузки, а вот от действия боковых сил одного бетона может оказаться недостаточно. Армирование сделает деталь устойчивой против растягивающих сил, которые могут возникнуть в результате замерзания грунта.

Для армирования используют металлические стержни диаметром 6-8 мм. По длине можно устанавливать 3-4 стержня, которые связывают между собой проволокой или закрепляют сваркой с шагом 500-600 мм. Армирование можно выполнить отдельными блоками, которые затем вставляют в скважину на всю глубину. Над скважиной арматура должна выступать примерно на 2-3 см ниже уровня ростверка.

Бетон в скважину заливаем слоями и так, чтобы предыдущий слой не успел застыть. Для этого на сваю диаметром 30 см и глубиной 5 м потребуется примерно 0,35 м3 раствора.

Вернуться к оглавлению

О ростверке свайного фундамента

Схема металлического и железобетонного ростверка свайного фундамента.

Ростверк не менее важная часть фундамента, чем сваи. Он может быть заглубленным или незаглубленным. В первом варианте его необходимо защищать от сил пучения, возникающих при замерзании грунта.

Создавая ростверк из бетона, необходимо иметь в виду, что на изгиб и растяжение бетон работает примерно в 30 раз хуже, чем на сжатие. Поэтому армирование такой конструкции имеет определяющее значение. Между сваями необходимо обеспечить по возможности минимальный прогиб, поэтому и армировать усиленно необходимо нижнюю часть, которая будет растягиваться. Над ними необходимо усиливать верхнюю часть, так как именно над ней будут действовать максимальные растягивающие силы.

Заглубленный ростверк делаем в неглубокой траншее, проложенной между сваями по периметру и под внутренними несущими стенами. Создаем песчаную подушку, хорошо утрамбовываем и укладываем слой щебенки. Все это не должно выступать выше уровня сваи. Сверх щебня укладываем рубероид.

Опалубку делаем прочной с надежными подпорками. Металлический каркас изготавливаем из стержней толщиной 10-12 мм. Усиление в указанных выше местах можно выполнять, прокладывая дополнительно пару стержней.

С незаглубленным ростверком проще. Песок укладываем непосредственно на грунт, на него щебень и рубероид. Опалубка такая же.

Для того чтобы под здание не попадал ветер, к ростверку с внешней стороны делаем отмостку.

Вернуться к оглавлению

Пример расчета буронабивной сваи

Схема укрепления буронабивной сваи арматурой.

Расчет прочности одной буронабивной сваи позволяет определить, какое количество деталей потребуется для фундамента здания с известным весом. При этом учтем, что минимальное расстояние между сваями равно 2 м, а все опоры должны иметь общий ростверк.

Пусть буронабивной элемент имеет диаметр d=30 см, а вес всего сооружения составляет 100 т = 100000 кг. Несущая способность грунта R=4 кг/см2. По условию, нагрузка на грунт не должна превышать его несущей способности. Следовательно, на одну сваю не должна действовать сила Fсв более, чем:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Чтобы выдержать общий вес в 100 т, потребуется:

N= 100000/2826=35,4, или 36 штук.

Теперь выполним расчет сваи, если увеличить площадь ее опоры. Пусть сделано расширение основания до диаметра d=50 см. Тогда:

Fсв=(πd2/4)·R =1962,5·4=7850 кг

Следовательно, потребуется:

N= 100000/7860=12,7, или 13 штук.

Подводя итог, необходимо отметить, что предварительный расчет свайного основания дома позволит существенно сэкономить средства. Пример выполненного расчета этому подтверждение: вместо 36 можно обойтись 13 шт.

moifundament.ru

Расчет свайного фундамента: расстояние между сваями, цена

Фундамент на сваях Расчет свайного фундамента, как правило, ведется по максимальным нагрузкам, превышение которых вызовет разрушение всей конструкции жилища. Причем при расчетах свайного фундамента указанные нагрузки следует проецировать и на балки (или плиты) ростверка, и на опорные стержни (сваи, колоны).

Словом, расчет основания – это достаточно сложно дело. И в этой статье мы познакомим наших читателей лишь с основами подобных вычислений.

↑

Откуда берется нагрузка?

Источником упомянутых нагрузок является:

Вес самого здания (стройматериалы и крепеж).
Эксплуатационная масса (вес содержимого строения: мебели, жильцов, отделочных материалов коммуникаций и так далее).
Природные силы, действующие на дом время от времени (вес снега, ветровая нагрузка, вес осадков и прочее).

Кроме того, в расчетах следует учесть и второстепенные факторы: сопротивление почвы, силу трения опор о грунт, горизонтальные усилия, провоцируемые смещением слоев и прочее.

Дом на свайном фундаменте Первый параметр, влияющий на величину нагрузок – вес здания – определяется по объему и удельному весу стройматериала, используемого в процессе сооружения жилища. То есть, если один кирпич весит 3,5 килограмма, то 10 000 штук таких изделий «потянет» на 35 тонн. И так далее.

Второй параметр определяется по специальным таблицам, исходя из «полезной» (жилой) площади строения и количества лиц, проживающих в доме.

Третий параметр определяется по климатическим условиям и габаритам кровли и стен строения. Исходные данные, в данном случае, берутся из других таблиц, связывающих снеговую и ветровую нагрузку с квадратными метрами площади кровли и стен.

↑

Как считают?

Расчет свайных фундаментов по СНиП и СП предполагает два подхода к процессу вычислений:

Суммирование существующих нагрузок и определение итогов совместного воздействия и горизонтальных и вертикальных сил на планируемую конструкцию основания.
Определение максимальных (предельно допустимых) нагрузок, которые способна выдержать уже существующая конструкция фундамента. Причем нагрузки определяются отдельно по вертикали и горизонтали.

Первый подход годится для индивидуального проектирования, основанного на актуальных характеристиках конкретного места и конкретного дома. В этом случае нужно вычислить все нагрузки и по ним определить параметры основания, подгоняя жесткость под условия эксплуатации.

Второй подход практикуется при адаптации типового проекта под конкретные характеристики участка. В этом случае по допустимой жесткости основания определяют условия эксплуатации строения (предельно допустимые нагрузки).

↑

С чего начать?

В самом начале нужно изучить характеристики самого строения и опорного грунта (участка почвы под подошвой основания).

И в первую очередь проектанта должны интересовать следующие характеристики:

Тип почвы – от этой характеристики зависит несущая способность грунта. Данный параметр определяется в процессе инженерно-геологических изысканий, путем бурения контрольной скважины и выемки породы с заданной глубины.

Усадка почвы — эта характеристика говорит о склонности грунта к изменению объема при высыхании. Причем в процессе усадки в грунте накапливаются достаточно значительные напряжения, что приводит к повышению нагрузки на фундамент. Усадка зависит от процентного содержания в почве глинистых частиц и влажности грунта. Усадка почвы определяется в процессе испытания контрольной и натурной свай, погружаемых в грунт строительной площадки.

Проще говоря, по типу почвы можно определить допустимые вертикальные нагрузки, величина которых определяется несущей способностью грунта. А по усадке почвы можно вычислить предполагаемые горизонтальные нагрузки.

Зная допустимые вертикальные нагрузки и предполагая величину горизонтальных нагрузок, проектант может определить количество опор, расстояние между сваями в свайном фундаменте, их габариты и конструкционный материал, применяемый при изготовлении опорных столбов.

↑

Самостоятельный расчет фундамента свайного типа

Как вы уже поняли, полноценный расчет свайного основания требует привлечения профессиональных проектировщиков и специалистов по геологическим изысканиям.

Однако если вы планируете устройство свайного фундамента под малую архитектурную форму, сарай, гараж или любое небольшое строение, то все проектные работы можно выполнить и своими силами. Разумеется, указанные расчеты позволят вам получить лишь приблизительный результат, но несложные работы по установке свайного основания для небольшого объекта можно проводить и на основе таких данных.

Ну а сам расчет основания свайного типа производится следующим образом:

В самом начале вы вычисляете массу вашего строения. Для этого нужно умножить объем (количество или метраж) использованных (приобретенных) стройматериалов на их плотность (массу одной единицы, массу погонного метра). Допустим, для строительства беседки вы купили 2 кубометра пиломатериалов (досок и балок), восемь листов шифера и 12 метров швеллера 10 (на ростверк). Масса 2 м3 древесины равна 1040 килограммам (2 кубометра х 520 кг/м3). Масса восьми листов шифера равна 200 килограммам (8 шт. х 25 кг). Масса 12 метров швеллера равна 110 килограммам (12 м х 9,2 кг/п.м). В итоге, общий вес конструкции равен 1350 килограммам, а с учетом необходимости создания «запаса прочности» мы увеличим этот показатель вдвое – до 2,7 тонны. Хотя при обычных расчетах «запас прочности» создают увеличением нагрузки на четверть (25 процентов).
Далее следует определить свайное поле – схему расположения свай под ростверком. Для этого следует к четырем угловым сваям добавить промежуточные опоры, располагаемые с шагом в 1,5 – 2 метра. И если габариты ростверка в нашем случае равны 3х3 метра, то нам нужны 4 угловые опоры, 4 промежуточные опоры, расположенные на расстоянии в 1,5 метра от угловых столбов. Кроме того, нам необходимы две центральные опоры, поддерживающие лаги цокольного перекрытия. Общее количество опор в нашем случае равняется 4+4+2 = 10 штукам.
На следующем этапе мы определяем соотношение между несущей способностью опоры и общей нагрузкой (весом) всего здания. Несущая способность опоры считается по аналогичной характеристике грунта и площади пяты самой опоры.

То есть, если несущая способность самого слабого грунта (песка) равна 2 кг/см2, то минимальная несущая способность винтовой опоры с диаметром лопастей в 30 сантиметров равна 1400 килограммам (2 кг/см2 х 706 см2 – площадь пяты винтовой опоры). А на 10 таких опорах удержится сооружение с общей массой в 14 тонн (1400 кг х 10 шт). Таким образом, 10 опор удержат на себе вашу беседку весом в 2,7 тонны.

Приведенный выше пример можно использовать при расчете небольших конструкций, эксплуатируемых время от времени. В более габаритных фундаментах, подводимых под жилые строения массой в десятки тонн, в игру вступают совсем другие силы. Поэтому расчеты свайных оснований для жилых домов следует заказывать только профессионалам.

opalubok.ru

Расчет свайного фундамента СП, допустимая осадка сваи

дом на сваях При разработке проекта дома одним из важнейших этапов работ является проведение геологических изысканий, позволяющих определить состав залегающих грунтов, на основе чего проводятся расчеты всех конструктивных элементов сооружения. Определение размеров, структуры, формы как подземных, так и находящихся на поверхности частей здания тесно связано со способностью грунтов воспринимать определенные виды нагрузок. При возведении основания на слабых почвах может произойти осадка свайного фундамента, во избежание чего необходимо выполнение вычислений, определяющих предельные состояния грунтов.

Нормативные документы

Основным документом, описывающим конструкцию и типы фундаментов на свайных опорах, а также регламентирующий их конструирование и расчет считается СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Дом на сваях

Более современным документом, разработанным не так давно, является СП 24.13330.2011. В современной редакции СНиП каких-либо значительных изменений не добавлено, хотя некоторые замены и уточнения после появления новых технологий и материалов были внесены. При сомнениях и существенных разногласиях ориентироваться, все же, следует на СП, в которых приведены конкретные примеры.

В Правилах озвучиваются основные запросы, предъявляемые к ра

fundamentaya.ru

Расчет количества свай для фундамента для дома

Перед началом любой стройки нужно рассчитать детально количество всех используемых материалов. При этом если в случаях с ленточным и плитным фундаментом можно сделать иногда (до 4 этажей) попущения, то количество свай для фундамента, а также их диаметр и все нюансы нужно высчитывать с предельной точностью.

Перед началом строительства свайного фундамента нужно точно рассчитать необходимое количество материалов в зависимости от здания.

Для чего производить расчет свай для дома

Конечно, рассчитать абсолютно все нагрузки невозможно, поэтому после финального сведения нужно оставлять от 30% свободной массы.

Причина этого простая: сведение идет по целому ряду особенностей — каркас дома, перекрытия, кровля с осадками, ростверк и сами сваи, но при этом все дополнительные и вспомогательные элементы в расчет не берутся. Попутно не берутся структурные составляющие, такие как марка бетона для фундамента, марка кирпича или вид древесины.

Вернуться к оглавлению

Расчет стен дома

Среди десятков строительных материалов и сотен их подвидов определились и используемые чаще остальных. Для свай лучшими вариантами считают каркасные дома, брус, кругляк, кирпич и ракушняк. Все приведенные ниже данные идут из соотношения на 15 см толщины стены, т.к. именно столько имеет простенок, а несущую придется высчитывать исходя из известных данных.

При каркасном строительстве дом не отличается физической прочностью. Сильный удар может пробить боковые щиты дома.

Каркасное строительство — самое легкое среди всех возможных — 35 кг/м². При этом оно очень сильно ограничивается. Даже при идеальной теплоизоляции дом остается достаточно незащищенным против экстремальных температур — высоких или низких. Второй существенный недостаток — это полное отсутствие физической прочности, которое дает о себе знать при первой же возможности. Конечно, стихии это не касается, но любой удар по дому с немалой вероятностью пробьет боковые щиты.

Брус: бывает обычный и с уже подготовленными пазами для строительства. По большому счету разница лишь формальная, а на практике — одно и то же. Масса бруса 70 кг/м², но при повышении массы повышается и качество. Серьезных преимуществ нет, но температуры он выдерживает почти любые (кроме условий крайнего севера), а вместе с тем и физические нагрузки. Дома из бруса возводят во многих горнолыжных зонах мира.

Кругляк — древний строительный материал с небольшой массой (100 кг/м²). Дома из кругляка называются срубами, а внешне они выглядят интереснее всех своих аналогов. Среди деревянных домов они самые прочные, а при правильном подходе — и теплоизолированные. В плане теплоизоляции они лучше всех остальных. Единственный минус — это сложность работы с материалом, т.к. работать с ним ножовкой крайне нежелательно, а топором долго.

Температуры промерзания строительных материалов.

Кирпич — тоже материал не самый современный, но гораздо тяжелее (250 кг/м²). Первые упоминания о нем были еще в древнем Риме, где дома вельмож и арки выкладывались обожженными черепками глины, а в особых случаях и строились дома. Много веков считалось, что кирпич служит материалом для элитного строительства, а потом появилась возможность поточного производства и обжига, что во много раз удешевило процесс. Высокая прочность и хорошие теплоизоляционные свойства стали визитной карточкой кирпича.

Ракушняк (280 кг/м²) используется не так часто в связи с тем, что его добыча зависит от местности. Высокие теплоизоляционные свойства делают материал идеальным даже для самого сурового климата, при этом стены дышат. Большая масса обусловлена структурной составляющей, зато низкая цена имеет большое значение для заказчиков. При возведении дома на свайном фундаменте используется только при строительстве в 1 этаж.

Вернуться к оглавлению

Расчет перекрытий

Существует 3 вида перекрытий — деревянные, плитные и монолиты, каждое из которых делится на свои подвиды. Образование новых вариантов не предвидится, т.к. существующие выполняют все возлагаемые на них функции. Общее деление производится на 2 типа — по цоколю и между этажами, причем первые тяжелее.

Перекрытия по цоколю

Схема цокольного перекрытия.

Железобетонное монолитное перекрытие используется для свай довольно редко, но при этом каждый раз четко обосновывается. Причина простая — масса в 500 кг/м² в доме, где надо по максимуму снизить нагрузку, может применяться только в самых суровых ситуациях. Преимуществами же такого перекрытия считаются идеальная теплоизоляция, качественная звуковая и гидроизоляция. Возведение такого перекрытия — самое дорогое и сложное дело среди всех аналогичных вариантов.

Железобетонные плиты не такие тяжелые — 400 кг/м². Используются они вне зависимости от климатической зоны и нагрузок, т.к. выдерживают достаточно серьезные нагрузки. Несмотря на высокую массу, они одни из самых предпочтительных для цоколя, т.к. дерево укладывать под кирпичный дом нельзя, а железобетон под сруб — можно. Особое удобство составляет процесс установки — 1 человек с использованием автокрана устанавливает плиту не более чем за 10 минут.

Деревянные с легким утеплением (140 кг/м²) — используются нечасто, т.к. их устойчивость ко всем типам воздействия очень сомнительна. Обычно их можно увидеть в южных широтах, потому что морозы в -25 градусов там считаются редкостью, при этом влажный климат заставляет подбирать более устойчивые сорта древесины.

Деревянные с тяжелым утеплением (280 кг/м²) — более дорогой вариант, используемый в любых местностях. Именно такой вид перекрытий можно по своим характеристикам сравнить с монолитами, только он гораздо легче. Единственные слабости — это неустойчивость к влаге, а вместе с этим и меньшая долговечность.

Перекрытия между этажами

Схема перекрытия между этажами.

Железобетон между этажами на сваях не заливается, т.к. придется сваи расширять до предела, что тоже очень нежелательно.

Плиты пустотные (300 кг/м²) — используются, как и их железобетонный аналог, достаточно часто. В монтаже отнимают немного больше времени в паре, но ровно столько же, если работают 3 человека. По своим характеристикам существенно уступают железобетонным плитам, несмотря на пониженную на 1 центнер массу. Кроме того, нужны дополнительные работы уже после монтажа.

Деревянные с легким перекрытием (90 кг/м²) — из деревянных межэтажных вариантов они самые популярные. Причина такого успеха простая — между этажами редко нужно серьезное термальное разграничение, а тратить лишние деньги никто не желает. К тому же весьма удобно, когда между этажами небольшая масса.

Деревянные с тяжелым перекрытием (180 кг/м²) менее популярны, т.к. стоят гораздо дороже, а пользы от них не намного больше. Единственное отличие можно заметить только в случае, когда перекрытие под чердаком, а сам он не утеплен со стороны кровли.

При выборе перекрытия важно ориентироваться на то, из чего будет строиться дом, чтобы не построить каменный дом с легкими деревянными перекрытиями или, наоборот, не взять за идею каркасный дом с монолитным основанием.

Вернуться к оглавлению

Расчет кровельных материалов

Если жилище может быть без стен и перекрытий, то без крыши никак не обойтись. Качественная кровля прослужит достаточно много лет, будет украшать дом и защищать всех членов семьи от всевозможных пагубных природных воздействий. Для свайных фундаментов используется не один десяток вариантов, но популярность получили только несколько из них: битумная черепица, некоторые тяжелые синтетические виды кровли, солома, металл и шифер.

Структура битумной черепицы.

Битумная черепица недаром считается самой легкой кровлей в мире (8 кг/м²). Еще один ее плюс — это полная неограниченность в цветовой гамме в сочетании с необычной наружной структурой. Такая кровля не прослужит долго, но расчетные 30 лет она будет радовать своих хозяев. Другой минус — это небольшая физическая выносливость, которая в значительной мере уступает всем остальным, если не обеспечить в снежных регионах для нее дополнительную защиту в виде дополнительных досок в обрешетке.

Тяжелые виды синтетической кровли получили свое название весьма условно, т.к. масса в 20 кг/м² — это не так много. Внешний вид у них разный, но суть одна: устойчивость, интересный внешний вид и простота монтажа. Долговечность за вложенные деньги тоже оставляет желать лучшего, но отведенные 50 лет материал прослужит. Очень удобным фактором является то, что никакая влага ей не страшна, поэтому не нужно опасаться за процессы гниения или промокшие отверстия.

Солома и камыш весят всего 15 кг/м², но при этом имеют целый ряд плюсов и минусов. Самым важным плюсом данной кровли считается не просто ее экологичность, но даже положительное влияние, т.к. она самая натуральная из всех возможных. Долговечность и дизайнерские особенности зависят исключительно от рук мастера. Еще одна интересная особенность, достойная внимания, — материал абсолютная бесплатный: нарезать и высушить может любой.

Структура металлической кровли.

Металлическая кровля — это один из самых современных материалов, тоже с небольшой массой (30 кг/м²). Ее визуальные особенности имеют серьезное значение, но при этом они очень ограничены возможностями пресса. Почти всегда форма гладкая с волной, а у фальцевой кровли и вовсе гладкая поверхность с одним замком. Долговечность 50-80 лет говорит сама за себя, а физическая выносливость зависит от вложенных денег (некоторые модели металлопрофиля без труда выдерживают КАМАЗ).

Шифер — самый популярный во всем постсоветском пространстве кровельный материал. Масса у него достаточно высокая (50 кг/м²), вариативность дизайнерской мысли равна нулю, но низкая цена, простота в монтаже и доступность в любой точке мира существенно улучшают положение. При этом кровля имеет долговечность 50 лет, что тоже не может остаться без внимания.

При выборе кровли нужно руководствоваться не только своим нынешним финансовым положением, но и перспективами на будущее, потому что на замену тоже требуются деньги, и в нужный момент их должно хватить. Также во время расчета не стоит забывать, что кровля на 0,5 м отделяется от дома в каждую сторону.

Вернуться к оглавлению

Дополнительные элементы расчета

Среднегодовая норма осадков.

Когда идет расчет фундамента, есть и ряд постоянных величин. Почти все они из разных областей, но роль каждой отдельной может оказаться решающей, поэтому ни в коем случае нельзя забывать о них.

Осадки: считается не среднегодовая норма выпадения осадков, а только максимальная снежная. Причина для этого банальная — дожди могут идти неделями, но уже спустя секунды после соприкосновения с крышей вода уходит к земле, тогда как снег остается надолго. Снятие снежной шапки сопровождается дополнительными рисками, поэтому нужно готовить дом на максимальную выносливость. Южные регионы имеют всего 50 кг/м², центральная полоса России в 2 раза больше (100 кг/м²), севернее уже 160 кг/м², а в районах крайнего севера — 230 кг/м².

Ростверк рассчитывается вне зависимости от толщины внешних и внутренних стен, но полностью зависит от их длины. Его масса, как и масса фундамента, рассчитывается исходя из постоянной величины — 2400 кг/м³. Раствор бетона может быть больше или меньше, но таким показателям соответствует марка бетона М300, которая чаще всего используется для данной цели. Марка бетона для фундамента может повышаться в зависимости от необходимости, но никогда не понижается.

Диаметр свай обычно составляет 0,5 м, а суммарная их высота редко превышает 2,5 м. Марка бетона для фундамента и условно постоянная высота очень упрощают работу, когда нужно подсчитать свайный фундамент.

Сопротивляемость продавливанию грунта бывает очень разной — от 10000 кг/м² у сухой глины и суглинка до 120000 кг/м² у крупного песка. Чаще всего сваи доводят до мелкого насыщенного песка (20000 кг/м²) и фиксируют на данной глубине.

Вернуться к оглавлению

Вычисление свайного фундамент

Таблица для расчета свай.

Чтобы рассчитать требуемое количество свай для фундамента, нужно провести целый ряд вычислений. К примеру, будет взят одноэтажный сруб 8×9 м с длиной простенков 10 м. Цокольное перекрытие — с тяжелым утеплителем, а межэтажное — с легким. Строительство проходит в центральной полосе России на насыщенном мелком песке, причем кровля изготовлена из шифера.

В самом начале нужно вычислить площадь дома (S), периметр (P), площадь стен дома (S1), суммарную длину стен (L), массу стен дома (M1), массу перекрытий (М2), кровлю с осадками (М3), ростверк (М4) и фундамент (М5). В конце полученные данные сложить между собой (М) и сопоставить с сопротивляемостью грунта.

S=8×9=72 м².

Р=(8+9)×2=34 м.

L=P+l, где l — длина всех простенков дома. L=34+10=44.

S1=P×3+l, коэффициент 3 — толщина внешних стен по отношению к базовой. S1=34×3+10=112 м²

M1=S1×100=11200 кг.

M2=S×(280+90)=72×(280+90)=26640 кг.

M3=Sкров×(mкров+mосадк)=90×(50+100)=13500 кг.

Глубина заложения фундамента в зависимости от типа грунта.

С ростверком для фундамента немного сложнее, т.к. его высота стандартно 0,5 м, ширина 0,5 м, а длина в данном случае составит 44 м, т.е. M4=V×2400=h×y×L×2400=0,25×0,25×44×2400=26400 кг.

Самое сложное — это расчет массы фундамента. При диаметре 0,5 м и высоте 2,5 объем (V) будет 1,9625 м³. Обычно используется количество по 1 шт. на 1 м длины несущих стен (периметр и простенки), т.е. для данного дома предположительно нужно использовать 44 сваи фундамента.

М5=44×0,3925×2400= 41448 кг

М=11200+26640+13500+26400+41448=119188 кг — суммарная масса давления фундамента на грунт.

Суммарное сопротивление грунта для такого свайного фундамента составит 8,635×20000=172700 кг, что почти в 1,5 раза превышает необходимый показатель, т.е. количество подпирающих элементов выбрано верное. При необходимости можно уменьшить шаг (увеличение количества), чтобы частота установки была 1 шт. на 0,8 м, а основание вполне позволительно расширить при помощи специальных насадок на бур. Когда рассчитывается основание, нужно тоже не забывать про массу используемого раствора.

moifundament.ru

Расчет свайных фундаментов | Промышленное строительство

Проектирование свайного фундамента из висячих свай при загрузке вертикальной силой и моментом рекомендуется производить в следующем порядке.

1. В соответствии с данными геологических изысканий задаются длиной сваи. Глубину погружения свай назначают исходя из конструктивно целесообразных для конкретного случая размеров фундамента, имеющего экономические преимущества перед обычным, закладываемым на естественном основании.

2. Находят наименьшее значение расчетного сопротивления висячей сваи по грунту основания в т по формуле (32).

3. Определяют необходимое количество свай

f_049

где N — расчетная нормальная сжимающая сила;Р — расчетное сопротивление одной сваи.

Если нагрузка N приложена центрально к сваям фундамента, то при определении числа их необходима только проверка назначенной длины и достаточной прочности выбранного типа.

При внецентренной нагрузке равнодействующая всех сил может иметь как постоянный, так и переменный эксцентрицитет.

Число свай для фундаментов с постоянным эксцентрицитетом можно определять по формуле (49), но при условии, чтобы точка приложения равнодействующей совпадала с центром тяжести фундамента.

4. Когда требуемое количество свай определено, их надо разместить на площадке свайного ростверка в соответствии с эпюрой распределения давления по его подошве.

Сваи размещаются в основании здания или сооружения в рядовом или шахматном порядке. Расстояние между осями свай в плоскости нижних концов должно быть не менее 3d, где d — диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи.

Расстояние от края ростверка до ближайшей грани в крайнем ряду свай следует принимать не менее 25 см.

Если после размещения свай выявляется незначительное расхождение точки приложения равнодействующей с центром тяжести свайного фундамента, то весь план фундамента нужно сдвинуть на величину эксцентриситета. Следует стремиться к тому, чтобы равнодействующая постоянных сип проходила возможно ближе к центру тяжести плана свай, построенного в плоскости; расположенной на уровне их нижних концов.

Высота железобетонного ростверка определяется по расчету и должна быть не менее 30 см. Верхние концы забивных железобетонных свай, работающих на вертикальную нагрузку, после срубки должны заделываться в ростверке не менее чем на 5 см, а выпуски арматуры для связи свай с ростверком — не менее 25 см (рис. 44). Ширина ростверка при многорядном расположении свай принимается

где a — расстояние между осями свай в ряду;n — число рядов;d — больший размер сечения сваи, или ее диаметр;r — свес ростверка (расстояние от края ‘плиты ростверка до ближайшей грани сваи) по его периметру, принимаемый не менее 5 см.

5. После размещения висячих свай в плане свайного фундамента производится проверка прочности его основания. При этом, помимо расчета отдельных свай, производят цроверку прочности основания куста в целом по напряжениям на грунт в плоскости нижних концов свай, как для условного массивного фундамента.

Осадки свайных фундаментов, имеющих обычно довольно развитые размеры в плане, даже при значительном увеличении нагрузки возрастают медленно и почти пропорционально росту нагрузок, без резких изменений, характерных для одиночных свай. Поэтому максимально допустимую нагрузку на свайный фундамент следует назначать соответственно осадкам, предельно допустимым для данного сооружения. Величина этих нагрузок одновременно будет предельной и для свайного фундамента [2].

Расчётная схема свайного куста как условного массивного фундамента

В состав условного массивного фундамента входят: ростверк, сваи, грунт межсвайного пространства и некоторый объем грунта, примыкающий к наружным сторонам свайного фундамента. Расчетная схема такого условного массива в виде призмы с вертикальными гранями приведена на рис. 45; здесь изображен свайный фундамент, нагруженный равнодействующей вертикальных сил N, приложенной с эксцентриситетом е. Контуры условного сплошного массива, заменяющего свайный фундамент, определяются: сверху — поверхностью планировки грунта, с боков — вертикальными плоскостями 2–1 и 3–4, снизу — плоскостью на уровне нижних концов свай в границах, определяемых пересечением с этой плоскостью наклонных под углом α = φср/4 к вертикали линии, проведенных от наружного контура свайного куста на уровне подошвы ростверка.

Средневзвешенное нормативное значение угла внутреннего трения грунта

f_049_2

где φ1, φ2, … φn — нормативные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной соответственно l1, l2, … ln;

l — глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, равная l1+l2+ … +ln.

Расчетная площадь опирания (на естественное основание) условного массива, имеющего в плане прямоугольную форму

f_049_3

Проверку прочности всего свайного фундамента по прочности естественного основания производят по формуле

f_050

где Nн — вертикальная составляющая нормативных нагрузок на свайный фундамент к плоскости его подошвы с учетом веса условного массива, включающего грунт и сваи;

Mн — момент относительно центра тяжести в уровне подошвы ростверка от нормативных нагрузок;

Fм и Wм — площадь и момент сопротивления условного массива в уровне его подошвы;

Rнест — нормативное давление на основание условного массива в уровне его подошвы, принимаемое по формуле (1).

Формула (50) получена в предположении, что жесткость ростверка равна бесконечности и несущая способность всех свай фундамента одинакова.

При расчетах свайных фундаментов, одновременно работающих на силы, действующие (в плане) в обоих перпендикулярных направлениях, а также загруженных внецентренно приложенными силами, расчет усилий в сваях необходимо вести с учетом действия равнодействующего момента по формуле

f_051

где Pф — расчетная нагрузка на сваю, нормальная к плоскости подошвы ростверка;N, Мx и Мy — соответственно расчетная нормальная сжимающая сила в т и расчетные моменты в тм относительно главных осей в плоскости подошвы свайного фундамента;n — число свай в свайном фундаменте;xi и yi — расстояния в м от главных осей свайного фундамента в плане до оси каждой сваи;x и y — расстояния в м от главных осей свайного фундамента в плане до оси сваи, для которой вычисляется нормальная нагрузка;P — наименьшее значение расчетного сопротивления сваи по материалу сваи иди по грунту основания в т.

При кратковременно действующих нагрузках (краны, ветер и т. п.) допускается перегрузка крайних свай фундамента до 20% расчетного сопротивления их.

an-promservis.ru