Как выполнить расчет свайно-плитного фундамента
Такой фундамент представляет собой уникальнейшее изобретение в области строительных технологий, применяемое для строительства многоэтажек. Такое фундаментное основание состоит из таких частей, как ростверк и бетонные сваи, повышенной прочности и устойчивости.
Если грунт на застраиваемом участке подвержен вспучиваниям и подвижкам, такой фундамент является находкой.
Он позволяет сэкономить на цокольном этаже и подвале. А кроме того, такой фундамент позволяет уменьшить неравномерные осадки строения. В обязательном порядке перед началом строительства рекомендуется рассчитать данный тип фундамента. Это позволит составить предварительную смету для фундамента и заготовить правильное количество строительных материалов.
По своему устройству подобного типа основание состоит из одной плиты или из некоторого количества отдельных бетонных плит и свай. В первой случае стяжка не нужна и потому он предпочтительней.
Именно такому фундаменту и посвящена данная статья.
Общее про свайно-плитный фундамент
Это усовершенствованное фундаментное основание, славящееся хорошей эффективностью и надежностью. Связанные со строительством многоэтажных домов проблемы, возросшие нагрузки, приходящиеся на фундамент, заставили сильно продвинуться в фундаментных технологиях.
И эти изменения в строительстве привели к появлению новых комбинированных фундаментных основ.
Плитно-свайный фундамент начал использоваться сравнительно недавно, но довольно быстро стал одним из самых популярных, благодаря своим качествам.
Он состоит из одной или нескольких надежных бетонных плит и соединенных с нею свайных столбов. Такое сочетание выполняет свои функции много лучше, других фундаментов.
Чтобы правильно сделать расчет такого фундамента, необходимо учесть все важные особенности такого сочетания, а именно:
- жесткость всех включенных в основу свай;
- неравномерность расположения всех входящих в фундаментное основание свай;
- взаимодействие плиты с почвой;
- взаимодействие свай через грунт;
- взаимодействие свай с плитой через грунт;
- верный расчет прилагаемых усилий абсолютно к каждому свайному стволу.
ФОТО. Комбинированный свайно-плитный фундамент
Если сваи устанавливаются редко, то фактор взаимовлияния свай и плиты в расчет можно не брать. А вот когда сваи устанавливаются часто расчет, рассматривающий взаимовлияние сваи и плиты, обязателен. Его выполняют по формулам упругости.
Надо сказать, что сейчас такой расчет для любого фундамента не представляет трудности. С приходом компьютерной техники в строительство этот процесс значительно облегчен.
Создано много программ, позволяющих сделать расчеты без труда. Одна из таких программ называется GeoPlate.
Эта уникальная программа автоматически выполняет целый ряд вычислений:
- Вычисление осадки фундаментной плиты.
- Расчет осадки всего свайно-плитного фундамента.
- Расчет угла возможного наклона фундаментной плиты.
- Учет всех физических и геометрических свойств плиты.
- Учет неравномерности расположения свайных стволов.
Благодаря этой программе можно учесть все мельчайшие детали и произвести выполнить грамотно правильный расчет.Такие программы есть в каждом строительном агентстве и фирме. Но при желании можно расчет провести и самому, если есть желание и хоть малейший опыт в этом деле.
Основные расчеты касаются именно плиты, потому как она несет главную нагрузку.
Расчет фундамента
Расчет основания дома должен предусматривать связь между стволами свай и почвой. Сваи размещены под монолитом, потому масса строящегося дома распределится в равной степени на все стволы свай.
Таким методом можно исключить просадку основания дома. Сроки строительства фундамента становится возможным значительно сократить, если применять в этом случае готовые плиты из железобетона. Места стыковки заливают бетоном, в результате этого получившаяся плита являет собой как бы готовый строительный плацдарм.
Современная утилита расчета фундаментного основания здания может моделировать даже поведение почвы. Общеизвестно, что строительство такой основы требует основательных земляных работ.
После подготовки котлованной выемки ее дно трамбуют и уплотняют пластом гравия, смешанного с песком. Песок увлажняют, чтобы он дал максимальную просадку.
На утрамбованном слое располагают гидроизоляционную подушку, после чего заливают тонкий пласт бетона. Потом укладывается каркасная арматура, которая необходима для большей прочности бетона. После этого кладется еще один пласт бетона. Столь большие слои стройматериалов, которые идут на формирование плиты, а также работы, связанные с подготовкой котлована, делают такое фундаментное основание очень дорогостоящим.
Самая высокая стоимость при расчете такого фундамента относится к бетону, который понадобится на создание фундаментной площадки под домом.
Чтобы определить количество бетона, который понадобится для заливки плиты фундамента, необходимо вычислить ее объем. Возьмем, например, дом 6 х 6 м и минимум толщины фундамента 10 см, тогда объем плиты будет равен 6 х 6х 0,1 = 3, 6 м 3 . Столько бетона понадобится для плиты фундамента без учета ребер жесткости. Поскольку ребра жесткости делают через три метра,в данном случае их понадобится три вдоль ребра и три поперек.
Высота каждого такого ребра должна быть равна толщине плиты, длина 6 м, а ширина 0,8-1 величины высоты. Если мы берем форму ребра в виде прямоугольника, то его объем составит 0,1 х 0,08 х 36 = 0,288 м 3 . Итак, на цельную плиту 6 м х 6 м с и шесть ребер жесткости понадобится 3,89 м 3 бетона.
Как произвести расчет толщины плиты
Выполняя расчет толщины фундаментной плиты учитывают следующее:
- величину зазора между сетками арматуры;
- толщину бетонного слоя над верхним и нижним поясами арматурной сетки;
- толщины прутьев арматуры.
Идеальной толщиной плиты для большей части построек считается 20-30 см. Но в действительности этот параметр существенно зависит весьма состава состав грунта, количества и качества свай, равномерности залегания твердых пород на строительной площадке.
Да и размеры наземной части тоже влияют на толщину плиты.Чем толще несущие стены, тем большая толщина плиты требуется. Иначе возникший изгибающий момент может привести к образованию трещин.
Определение оптимальной площади плиты
Площадь плиты зависит от суммы нагрузки и сопротивления грунтовой поверхности. Для этого дополнительно вводят еще в формулу коэффициент надежности по нагрузке.
Расчет площади проводится с помощью формулы:
План свайно-плитного фундамента
S > Kн x F/Kp x R.
Kн – равняется коэффициенту надежности плиты по нагрузке;
F – представляет полную нагрузку на плиту (этот коэффициент включает еще и общую массу будущего здания вместе с оборудованием, людьми, мебелью. И учитывает ветровую и снеговую нагрузки.);
Кр – коэффициент условий(зависит от грунта под фундаментом и берется в интервале 0,7-1,05);
R – коэффициент сопротивления грунта(зависит от типа и берется из таблиц, содержащихся в справочниках по строительству).
Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.
Расчет толщины плиты фундамента, можно сказать окончен. Получилась предельно допустимая толщина. Превысить нельзя из-за характеристик грунта. Но в данном случае не учтен такой фактор, как прочность бетона на сжатие, который зависит от марки.
Существенно уменьшить толщину также помогают сваи.
Расчет свайной части фундамента
Расчет этой части основания дома не менее важно. Если допустить ошибку, срок службы строения сократится на несколько десятков лет.
При наличии на территории строительной площадки есть усложненные рельефы или слабые грунты, без свай не обойтись. Но их тоже следует рассчитать.
Если участок имеет алую несущую способность, то произведя правильный расчет свайной части фундамента, можно избежать рытья глубокого котлована для плиты и большой толщины самой плиты. Это облегчит массу постройки.
Для правильного расчета нужно определить глубину промерзания грунта, после чего прибавить к указанной глубине 20-25 см. Это будет глубина заложения свай. Далее, нужно установить высоту расположения грунтовых вод. Этот фактор повлияет на количество свай. Нужно также брать в расчеты следующие данные:
- насколько прочен используемый материал;
- какова несущая способность грунта;
- какие сваи будут использованы;
- есть ли перепады грунта;
- на какую глубину будут усаживаться сваи под действием плиты и дома;
- какие сезонные нагрузки будут действовать на строение.
Скриншот процесса планировки в PLAXIS 3D
Свайно-плитный фундамент должен возводиться строго по рабочему плану. По этой причине лучше будет, если рассчитывать и возводить такой фундамент будет профессионал.
К расчету усадки данного фундамента, необходимо добавить осадку «продавливания» отдельной сваи. Для подсчета такой усадки можно выделить часть грунта в форме цилиндра, поперечное сечение которого равно сечению сваи.
Затем производится два вида расчетов:
- когда сверху цилиндра находится свая и грунт;
- когда там же расположен кусочек условного материала.
Такие расчеты выполняет программа PLAXIS или специальная программа нелинейных подсчетов. Такую программу используют архитекторы для расчетов нагрузки на свайно-плитный тип фундамента.
Расчет стоимости фундаментного основания
После подсчета необходимого для строительства количества материалов, можно без труда составить и стоимость всего строительства.
Кроме чистой стоимости нужного количества материалов, следует также учесть расходы на их доставку.
Также в стоимость входит оплата техники на участке.
Аренда строительного миксера, электромешалки бетона и другой техники.
Источник
Что такое ксп фундамент
В статье приведен пример ручного расчета осадки комбинированного свайно-плитного фундамента (в народе именуемого КСП фундаментом) под отдельную секцию (осадочный блок) здания спортивного комплекса размером 24,25×48,5 м в плане. Расчет был выполнен по методике СП 50-102-2003 в рамках проектирования на стадии «П».
Фундамент рассматриваемой секции выполнен в виде свайного поля из 94 свай, объединенных в уровне пола первого этажа сплошной монолитной плитой толщиной 300 мм с локальными утолщениями до 1000 мм в зонах расположения свайных кустов (ростверками). Основание фундамента — буронабивные сваи диаметром 52 0мм с теряемым наконечником диаметром 660 мм длиной 17 м, выполняемые по технологии Fundex. Материал свай — бетон В25 W8 F100. Продольная арматура свай — 6Ø22 А500С, поперечная — спиральный хомут из арматуры Ø8 А240 с шагом 300 мм. Нижние концы свай располагаются на абс. отм. -11,000 в слое ИГЭ-12 (см. Рис.1).
Материал ростверка — бетон B30 W8 F150. Под ростверком выполняется подготовка из тощего бетона В7,5 толщиной 100 мм по слою утрамбованного щебня толщиной 300 мм. По поверхности грунта под щебеночную подготовку укладывается слой Дорнита. Под подошвой плитного ростверка расположены грунты ИГЭ-1 (см. Рис.1).
Исходные данные:
— Размеры плиты КСП фундамента: 24,25 x 48,5 м;
— Количество свай — n=94 шт; d = 0,52 м – диаметр сваи;
— Материал свай – тяжелый бетон В25;
— l = 17,6 м – длина или глубина погружения нижнего конца сваи;
— EP = 30×10 3 МПа = 30×10 6 кПа – модуль упругости материала сваи (для бетона В25);
— ESL = 39 МПа = 39 000 кПа – модуль деформации грунта на уровне низа сваи (ИГЭ-12);
— P1 = 95 т = 950 кН – средняя нагрузка на одну сваю в составе фундамента блока «А»;
— ΣP = 8 980 т = 89 800 кН – общая нагрузка на фундамент блока «А».
Рис.1. Инженерно-геологический разрез по скважине 1
Характеристики грунтов (по скв.1) сверху вниз:
— Слой 2 — Среднезаторфованные грунты: ρ=1,24 т/м 3 ; ω=1,74; е=3,503; φ=5°; E=1,5 МПа.
— Слой 3 — Пески пылеватые серые: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,26; е=0,8; φ=28°; E=9 МПа.
— Слой 5 — Супесь пылеватая: ρ=2,02 т/м 3 ; ω=0,23; е=0,641; φ=15°; E=9 МПа.
— Слой 7 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,3; е=0,839; φ=9°; E=7 МПа.
— Слой 8 – Суглинок тяжелый пылеватый: ρ=1,82 т/м 3 ; ω=0,39; е=1,079; φ=5°; E=5 МПа.
— Слой 9 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,91 т/м 3 ; ω=0,31; е=0,868; φ=9°; E=8 МПа.
— Слой 11 – Супесь пылеватая: ρ=2,06 т/м 3 ; ω=0,21; е=0,588; φ=20°; E=14 МПа.
— Слой 12 – Песок пылеватый плотный: ρ=2,14 т/м 3 ; ω=0,19; е=0,45; φ=36°; E=39 МПа.
Расчет осадки КСП фундамента по СП 50-102-2003
Предложенная в СП 50-102-2003 методика расчета комбинированного свайно-плитного фундамента по деформациям основана на совместном рассмотрении показателей жесткости входящих в его состав элементов (свайного поля и плитного ростверка).
1. Определим жесткость всех свай в составе КСП фундамента секции «А» (ф. 7.38 СП): 
где:
K1 = P1/s1 = 950/0,0052 = 182 692 кН/м – жесткость одиночной сваи;
s1 = (P1•Is)/(ESL•d) = 950•0,11/39000•0,52 = 0,0052 м – осадка одиночной сваи (ф. 7.35 СП);
n = 94 – общее число свай в фундаменте;
Rs = 7,9 – коэффициент увеличения осадки (по Табл. 7.19 СП).
2. Определим жесткость плитного ростверка КСП фундамента (ф. 7.39 СП): 
где:
Es = ΣEi•hi/Σhi – средневзвешанное значение модуля деформации грунтовой толщи на глубину, равную ширине плитного ростверка (Σhi=B=24,25 м);
Es = (1,5•3,3+9•2,5+7•4,9+5•2+8•2,3+14•1,5+39•2+9•4,5+27•1,25)/24,25 = 10,86 МПа;
A = B•L = 24,25•48,49 = 1175,88 м2 – площадь плиты;
m0 = 0,86 – коэффициент площади, зависящий от отношения L/B (см. п. 7.4.11 СП).
ν = 0,3 – коэффициент Пуассона грунта (песка).
3. Общая жесткость КСП фундамента определяется как сумма двух выше найденных значений (жесткости свай и плитного ростверка): 
4. Осадка КСП фундамента составит: 
где: γf = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке.
Вывод: осадка основания комбинированного свайно-плитного фундамента блока «А» составила 40 мм.
Источник