Ростверк свайного фундамента формула

Пример расчета свайного фундамента с ростверком

Время эксплуатации любого дома в первую очередь определяют характеристики устойчивости и прочности его основы, поэтому добросовестно выполненный расчет свайного фундамента становится важным определяющим фактором конечного результата строительства. Особенности составления проекта напрямую зависят от выбранного типа опоры дома. Бурение или вкручивание свай отличается от воздействия на грунт столбов при их забивке специализированной техникой. Объемы земляных, арматурных, бетонных работ, потребность в нужном оснащении повлияют и на затратный раздел сметы.

Принципы расчета

Строительные нормы говорят, что расчет фундамента на сваях проводится по результатам инженерно геологических изысканий. Исходя из природных условий участка, определяются расчетные физические, прочностные, деформационные характеристики для фундамента будущего здания в соответствие с ГОСТом 20522.

Насколько ответственной частью для здания является фундамент, каковы последствия отсутствия учета всех факторов влияния, малой несущей способности или грубых ошибок в проекте, видно на фото:

Не выдержало основание

Требования к проектированию конструкции фундаментов для различного типа свай сведены в СНиПе 2.02.03-85:

1. Длину опорного столба выбирают такого размера, чтобы имеющаяся нагрузка передавалась на прочный пласт породы, проходя сквозь слабые пласты.
2. Исследования для проекта на просадочных грунтах должны выполняться только специализированной организацией.
3. В зависимости от рельефа и сложности участка застройки делают контрольное бурение с шагом между скважинами не больше 50 м. Для каждого отдельного контура фундамента не менее 4 бурений. Для проектирования здания с площадью основания не более 1300 м² допускается сделать 3 скважины.
4. По результатам изучения наличия и сезонного изменения грунтовых вод, составляется прогноз возможных изменений после постройки выбранного сооружения. Каждая из характеристик почвы, которая может измениться при замачивании, берется в проводимом расчете, исходя из максимального водонасыщения.
5. На подрабатываемых строительных площадках нужно дополнительно применение СНиПа 2.01.09-91.
6. В сейсмически опасных районах обязательно надо руководствоваться СНиПом II-7-81*.

Первоначально нужно выяснить показатели прочности залегающего грунта на предназначенном для строительства участке. Применяют 2 метода: бурение вручную или рытье шурфов. Углубиться нужно на 0,5 м больше, чем подошва будущего фундамента.

Правильный расчет свайного фундамента по результатам собственных изысканий включает в себя ознакомление с Приложением А к ГОСТу 25100 – 2011. В нем представлены основные критерии, по которым тип вынутого грунта определяют визуально.

Расчет 1 опоры

Определение минимального количества свай для фундамента будет исходить из несущей способности 1 элемента.

Ее можно определить по следующей формуле:

P= (0,7×R×S)+(u×0,8×fin×li), в котором:

P — нагрузка, которую гарантированно длительно выдерживает 1 опора без разрушения;

R — несущая способность почвы (табличное значение);

S — опорная площадь столба, для круглой сваи: S=3,14×r²/2;

u — периметр 1 опоры;

fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента(табличное значение);

li — толщина слоя грунта по боковой поверхности сваи (определяется отдельно для каждого слоя почвы).

Самостоятельный расчет допустимых нагрузок на свайный фундамент упрощенно можно выполнять по данным из таблицы:

Самостоятельный расчет допустимых нагрузок на свайный фундамент

Чтобы рассчитать минимально необходимое количество точек опоры нужно взять такую простою формулу: n=Q/Р, где Q — масса дома. Общее необходимое количество будет определяться, исходя из планировки нижнего этажа здания.

Столбы разной высоты и глубины залегания

Как получить нужных размеров горизонтальное основание на участке с большим наклоном при помощи правильно рассчитанной каждой из буронабивных свай, видно на этом фото:

При суммировании нагрузок на основание необходимо учитывать по весу все конструктивные элементы здания, переменные нагрузки (снеговая, ветровая, люди, мебель, технологическое оборудование) и запас прочности 30%.

Количество столбов

Обеспечить требуемый показатель прочности фундамента можно, только установив сваи в количестве не меньшем, чем предписывает расчет.

Свайный буронабивной фундамент пример определения требуемого количества элементов:

Определим минимальное количество точек распределения общей весовой нагрузки на грунт с несущей способностью 3,5 кг/см². Вес здания (включая массу фундамента), будет равен 150 000 кг. У буронабивной колонны с подошвой Ø50 см площадь нижней части одного элемента 3892,5 см². Для распределения всего веса потребуется (150000 : 3892,5)/3,5 = 11,01 шт. Всего потребуется 11 буронабивных свай. Их распределяют по углам и расположению несущих конструкций здания.

Дополнительно предусматривают опоры в местах пересечений стен и установки тяжелого технологического оборудования.

Будет низкий ростверк на сваях

Чтобы нагрузка равномерно распределялась на несущие элементы, выполняют устройство ростверка свайного фундамента, который может быть различной высоты от уровня земли. Пример выполненной подготовки к обвязке буронабивных колонн бетонным ростверком приведен на фото:

Свайно-ростверковый фундамент находит применение там, где поверхностные грунты не пригодны для ленточного фундамента (слабый, пучинистый, промерзающий на большую глубину грунт).

Сваи можно устанавливать в любых климатических зонах, поэтому ростверковый вариант востребован в регионах с низкими сезонными температурами, суровым климатом.

Принципы быстрого вычисления параметров свайного фундамента с ростверком в виде мелкозаглубленной ленты приведены на этом видео:

Отличительная особенность такой технологии – это высокие темпы возведения и незначительная потребность в земляных работах, особенно для уже готовых свай винтового или забивного типов.

Правильно выбрать шаг

Строительные нормы рекомендуют выбирать расстояние между соседними сваями в границах установленного минимального и максимального значения. Это вызвано следующими причинами:

1. Близкое расположение опор приводит к тому, что они начинают работать по наружному периметру как куст. Это уменьшает их общую несущую способность за счет повышения давления на основу в этом месте. Особенно сильно это проявляется, если работают забивными элементами, так ка вокруг них происходит сильное уплотнение почвы при установке.
2. При увеличении расстояния между точками опоры возрастают искривляющие воздействия на ростверк, плиту или венец дома. Приходится увеличивать толщину горизонтальных связей. Сама колонна начинает работать одиночной стойкой, возникающие усилия быстро разрушают площадку крепления к подошве. Сравнительный расчет ростверка для различных вариантов расположения опор показывает, что сокращение количества столбов, увеличенный просвет между рядов свай при большой площади постройки приводит к повышению значений требуемых параметров у ростверка и не дает экономии материалов.
3. Минимальное расстояние между центрами колонн (при требовании в 3Ø) нельзя принимать меньше, чем 2 Ø опоры. Исключение составляют только варианты установки под наклоном. Шаг будет зависеть от угла наклона. В среднем он составит 1,5 Ø трубы.

Ставить сваи с самым малым просветом не значит повышать устойчивость дома – возникает взаимное влияние, которое снижает равномерность компенсации нагрузки на основание.

Наибольшее расстояние для опор должно соотноситься с прочностью обвязывающих горизонтальных балок. Они не должны прогибаться больше установленного значения.

Стандарты принимают допустимый шаг в 5-6 Ø стойки.

Легкие дома и хозяйственные постройки ставят на винтовые сваи. Быстрый монтаж без применения строительной техники позволяет за 1 – 2 дня изготовить такой фундамент, как на этом фото:

Прочно и быстро

Расстояние между винтовыми столбами должно быть от 1 м и до 2 м. для буронабивных оснований (подошва 0,4 м) от 1,2 м на минимуме до 2,4 м на максимуме.

В расчете ширины просвета между сваями 2-этажных домов значение можно уменьшить. Наличие внутренней несущей стенки, на которой сходятся плиты перекрытия, требует сокращения шага на 30% между столбами.

Арматура

Общая площадь сечения армирования должна составлять не менее 0,1% сечения ленточного ростверка.

При длине прямого участка ленты до 3 м арматурные прутки берут толщиной от Ø 10 мм.

Если длина более 3 м, то не менее Ø 12 мм. Горизонтальная обвязка (хомуты) делается из проволоки от Ø 6 мм.

Вертикальные хомуты от Ø 6 мм при ленте высотой до 0,8 м, свыше – Ø 8 мм и более.

Пример устройства свайно – ленточного основания показан на такой схеме:

Для армирования выбирают прутки с периодическим профилем, класс А 400. Изготовление поперечных хомутов производят из гладкой проволоки, класс А 240.

Коэффициенты

В расчете элементы различают не только по конструкции и способу установки. Для тог, чтобы учесть характеристики сваи по материалу вводятся специальные коэффициенты.

Эти значения берут из такой таблицы

В случае монтажа фундамента из изделий заводского изготовления, при их приобретении следует ознакомиться с паспортной способностью сваи длительно выдерживать определенный тип нагрузки. Это позволит более точно рассчитать количество и расположение опор для конкретных условий.

Быстрый результат

На строительных сайтах можно рассчитать свайный фундамент для своего дома при помощи программы – онлайн калькулятора.

Выглядеть она будет приблизительно так:

Расчеты такого калькулятора проводятся по СНиПу 3.03.01-87, СНиПу 52-01-2003, а также ГОСТу Р 52086-2003.

Большинство параметров свайно-ростверкового фундамента изменяют свое значение в каждом конкретном случае. К ним относятся: форма и материал изделия, способы воздействия на грунты, вид монтажа, геометрия ростверка. Для точного учета всех составляющих надежного решения надо произвести все необходимые замеры и дополнительные расчёты, поэтому в сложных случаях лучше пригласить квалифицированных специалистов.

Источник

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.

Алгоритм расчета свайного фундамента с ростверком

Вычисление полезных нагрузок

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/м 2 и 560 кг/м 2 .

N – вес снегового покрова;

S – площадь кровли здания.

Вычисление массы здания

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

M – масса строения;

m – удельный вес элемента.

V = усредненный вес 1 м 2 стройматериала;

S = площадь элемента.

Пример составления сводки для вычисления массы здания:

Элемент	Вес, кг/м 2
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.

Fd – грузонесущая способность сваи;

Y_cr — 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:

1. Fаi ≤ Rbt * h01 * ∑ Uі * Ві – устойчивость к продавливанию угловой опорой.
2. Мхі = ∑ Fі * Хі – Мfx – устойчивость к изгибам.
3. 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?

1. П.Н = 8 * 9 * 100 кг = 7200 кг
2. Нормативная снеговая нагрузка в Сургуте – 180 кг/м 2 . С.Н = 180 * 8 * 9 = 12960 кг.
3. Предположим, что сумма веса облицовки, крыши и бруса – 30126 кг.
4. С. Н = (М + П.Н + С. Н) * К.Н = (30126 + 7200 + 12960) * 1,2 = 60343 кг. (так как дом жилой, К.Н – 1,2).
5. 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.
6. 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.
7. 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.

Источник