Ширина ростверка свайного фундамента формула

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

• нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
• нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция	Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см	30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см	100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см	150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см	684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см	918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления	27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением	33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя	100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см	500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических	60 кг/кв.м.
керамочерепицы	120 кг/кв.м.
битумной черепицы	70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования	150 кг/кв.м.
от снега	определяется по табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки	Коэффициент
Постоянная для: — дерева — металла — изоляции, засыпок, стяжек, железобетона — изготавливаемых на заводе — изготавливаемых на участке строительства	1,1 1,05 1,1 1,2 1,3
От мебели, людей и оборудования	1,2
От снега	1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

• шаг свай;
• длина сваи до края ростверка;
• сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

• P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
• R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
• S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
• u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
• fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
• li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
• 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

• B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
• М — масса здания без учета веса свай;
• L — длина обвязки;
• R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Рабочая арматура	длина стороны ленты 3м	от 12 мм
	Горизонтальные хомуты		от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой 80 см		от 8 мм

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузки	Расчет
Стены из кирпича	периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м*3м = 90 м2; масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг
Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м	10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг
Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт.	2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг
Кровля	6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг
Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия	2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг
Снег	6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг
ИТОГО:	184535,92 кг ≈ 184536 кг

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.

Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.

Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.

Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.

Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.

Расчет свай. Пример

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

Армирование ростверка свайного фундамента:

• Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
• Горизонтальные хомуты — 6 мм;
• Вертикальные хомуты — 6 мм.

Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.

Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.

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