Расчет осадки свайного фундамента

Допустимые нормы осадки

Действующие строительные нормативы не разделяют осадку фундамента на первоначальную — полученную в процессе возведения, и эксплуатационную — возникшую при работе свай в грунте. Согласно положениям СНиП № 2.02.01 — «Деформации зданий и сооружений», величина допустимой осадки составляет:

• Для железобетонных зданий — 8 см;
• Для панельных зданий со стальным несущим каркасом — 12 см;
• Для кирпичных и блочных сооружений безкаркасного типа — 10 см.

На практике кирпичные здания, фундамент которых подвергся неравномерной усадке более чем на 12 см, получают серьезные деформации, вплоть до появления на стенах и перекрытиях сквозных трещин.

Источники

• https://ustanovkasvai.ru/stati/233-osadka-svajnogo-fundamenta
• https://fundamentaya.ru/dop/raschet/svajnogo_fundamenta_sp.html
• https://semidelov.ru/mar/raschet-osadki-svajnogo-fundamenta-normativnye-dokumenty-trebovan/
• https://kalk.pro/concrete-base/ground-resistance-of-the-base/

Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента

Статья расскажет о том, что такое осадка свайного фундамента, какие факторы на нее влияют, а также о том, как выполняется расчет осадки свайного фундамента.

Осадка свайного фундамента – это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающее в процессе их эксплуатации.

Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах устойчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.

Осадка может возникать под действием следующих факторов:

недостаточная несущая способность грунта;

излишние нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.

Основания зданий и сооружений

Рисунок 1. Схема размещения лент. 1. Грунт в межсвайном пространстве. 2. Контур свайного фундамента.

Основанием называют не только площадь под строением, но и грунт вблизи него, который под действием силы тяжести создаваемой сооружением также уплотняется через фундамент. Его слой, расположенный непосредственно под подошвой фундамента, называют несущим. Он расположен над подстилающим слоем.

В зависимости от размеров твердых частиц грунты бывают галечные, гравелистые, песчаные, пылеватые и глинистые. Глинистые по процентному содержанию глины делят на супесь (от 3 до 10 %), суглинки (от 10 до 30 %) и грунты, содержащие свыше30 % глины. Их и называют глинами. Физические свойства во многом определяются содержащейся в них воды.

В зависимости от прочности на сжатие грунты делят на:

• прочные (от 50 до 120 МПа);
• средней прочности (от 15 до 50 МПа);
• слабые (от 5 до 15 МПа).

Для определения осадки свайного фундамента, необходимо знать такие характеристики грунта, как коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации.

У малосжимаемых грунтов коэффициент сжимаемости меньше 0,005. У средне сжимаемых видов он изменяется от 0,005 до 0,05. У сильно сжимаемых оснований этот показатель превышает 0,05. Единицей измерения коэффициента сжимаемости является 1/МПа.

Расчет оснований свайных фундаментов необходимо выполнять по предельным состояниям первой и второй группы с учетом влияний, которые оказывают такие факторы, как подземные воды, промерзание грунта и др. Необходимо также учитывать взаимодействие сооружения и основания.

К первой группе относятся расчеты по несущей способности грунтов, под которой понимают определение его сопротивления нагрузке и сравнение этой величины с допустимой величиной для конкретного вида грунта.

Расчет осадки основания относится ко второй группе. Его можно выполнять для отдельной сваи, группе свай и всего фундамента.

О свайных фундаментах подробнее

Неверный расчет опорной площади может привести к обрушению дома.

Ленты обычно имеют не более 3-х рядов, относительно которых опоры размещают, так как показано внизу на изображении 1 или в шахматном порядке. Расстояние между рядами должно быть не более (3‑4)d (d – диаметр сваи). Возможен вариант, когда все сваи объединяют одним ростверком-плитой. Это может быть при их большом количестве, размещаемых как под наружными, так и под внутренними стенами.

Если расстояние между рядами, равно 3d, то груз, передаваемый на них через ростверк, приводит к перемещению и свай, и грунта, находящегося между ними. То есть такую конструкцию правомерно считать единым целым или эквивалентом ленточного фундамента, имеющим сплошную подошву. Поэтому расчет осадки свайного варианта конструкции можно выполнять, как и вычисление осадки обычного ленточного фундамента.

После заглубления концы свай могут опираться на малосжимаемые грунты (модуль деформации, превышающим 50 МПа), и их называют стойками. Такой слой называют несущим. Обычно он находится глубже, чем верхние слабые слои. В прочный грунт свая должна входить не менее чем на 0,5 м. В этом случае осадка свайного варианта фундамента будет меньше. Расстояние между рядами стоек может составлять 1,5 d.

Если же конец сваи оказывается в сжимаемом грунте, то их называют висячими. Для несущей способности висячих свай большое значение имеет уплотненная зона, образующаяся по их периметру в процессе забивки. Сжимающие напряжения, максимальные вблизи корпуса, постепенно уменьшаясь, на расстоянии 3d уже не оказывают влияние на стоящую вблизи, такую же висячую сваю

Поэтому и важно, чтобы расстояние между ними было не меньше чем 3d

Для расчета осадки свайного фундамента вводят такое понятие, как условный фундамент. Сделать фундамент условным можно, если нижнюю границу (подошву) его определить по нижним концам свай, верхнюю – по планировке поверхности. Боковые поверхности определить по крайним рядам свай, отступив от их центра на величину, равную половине шага между ними. По этим размерам определяют поперечное сечение. Погонную нагрузку на основание определяют, как сумму веса свай и грунта, находящегося в объеме, определяемом указанным поперечным сечением на длине фундамента, равной 1 м.

Как правильно сделать свайный фундамент?

Рисунок 2. Схема вычисления коэффициента.

Для определения осадки одно- или двухрядных условных фундаментов можно воспользоваться формулой (СП50-102-2003)

n – нагрузка на основание от собственного веса фундамента и веса сооружения. Первую величину рассчитывают с учетом веса свай по удельному весу грунта и объему на длине в 1 м.

Метод послойного суммирования при расчетах осадки фундаментов зданий

Расчетная схема примера определения осадки фундамента методом послойного суммирования

На данный момент существует большое количество различных расчетов нагрузок на фундаменты, на основании которых затем подбирается тип строительных материалов, размеры подошвы основания и прочие данные.

Метод послойного суммирования используется в тех случаях, когда нужно рассчитать осадку отдельно стоячего фундамента с учетом влияния внешних факторов и дополнительных грунтовых влияний.

Применение метода

Методом послойного суммирования рекомендуется пользоваться, если нужно определить не только основные факторы осадок, но и вторичные или дополнительные, возникающие только в конкретных ситуациях.

Расчет позволяет:

1. Определить осадку отдельно стоячего фундамента или комплекта оснований, расположенных недалеко друг от друга или с ними состыкованных.
2. Используется при расчетах оснований, сделанных из неоднородных материалов. Такие параметры отображаются в изменениях модуля деформации с возрастанием глубины залегания.
3. Как правило, метод дает возможность рассчитать осадку сразу по нескольким вертикалям, причем тут можно опускать параметры угловых переменных, а использовать центральные или периферийные параметры. Но это возможно сделать только при условии, если фундамент имеет слои по всему своему периметру, их толщина и структура одинаковые.

Такие осадки часто возникают от соседних фундаментов, ведь с ростом нагрузки на площадку неизбежно возникают просадки почвы, особенно при использовании мощных тяжелых конструкций. Но тут часто проектировщики сталкиваются с проблемой именно создания этюдов осадок, ведь нужно четко определить по оси вертикали именно те силы, которые возникли от воздействия соседних оснований.

Порой сделать это очень сложно и приходится использовать эмпирические формулы. Тогда точки напряжения часто находят по методу угловых точек, и полученные результаты в некоторых случаях принимаются как оптимальные для данного слоистого фундамента.

Почему так важно рассчитывать осадку фундамента?

Наглядный пример осадки дома методом послойного суммирования под влиянием давления в фундаменте

Некоторые фундаменты отличаются слабой прочностью на изгиб и деформацию за счет больших линейных размеров и небольшой продольной толщины. Как правило, метод послойного суммирования часто используют для расчетов ленточных фундаментов, ведь они не могут обеспечить максимально высокую нагрузку на единицу площади грунта, поэтому и осадка может возникать практически в любом месте вполне спонтанно.

Все расчеты, формулы и рекомендации подробно указаны в СНиП 2.02.01-83. Чтобы более подробно разобраться в методе, нужно попробовать рассчитать осадку ленточного фундамента на реальном примере.

Расчет осадки ленточного фундамента

Расчетная схема методом послойного суммирования осадки ленточного фундамента

Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.

Каждый слой грунта имеет следующие показатели:

1. Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е1= 0,65, плотность γ1 = 18,7 кН/м³, степень деформации Е1 = 14,4 МПа.
2. Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е2 = 0,60, γ2 = 19,2 кН/м³ и Е2 = 18,6 МПа.
3. Следующий слой – суглинок, параметры JL = 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е3 = 15,3 МПа.

По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.

Выбор конструкции

Схематическое отображение расчета несущей способности свай оснований

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

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

Прочность материала опоры

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

F _dm = Y_c (Y_cb R_bA_b+R_scA_s)

Где Y_c – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y _cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; R_b – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; A_b – площадь подошвы опоры, м2; R_sc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; A_s – площадь сечения арматурного каркаса, м2 

Расчет несущей способности грунта

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

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

F _d = Y _c RA

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

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

С каким шагом устанавливаются винтовые сваи

Винтовые сваи используются под строительство легких сооружений, особенно, если они – самодельные. На них часто монтируются заборы из различных материалов.

Если вы решили обнести свои владения забором из сетки-рабицы, расстояние между сваями свайно-винтового фундамента должно быть не более 3-3,5 метра.

Расстояние между винтовыми сваями фундамента более тяжелого забора, сооруженного из дерева или профлиста, составляет максимум 3 метра. А если в регионе имеют место сильные ветры, лучше шаг опор уменьшить до 2,5 метров.

Вышеизложенные сведения помогут домашнему мастеру построить надежный свайный фундамент. Однако надо помнить, что профессиональный расчет параметров свайного фундамента обычно приводит к экономии материалов и трудозатрат.

Видео о плюсах и минусах свайных фундаментов.

Руководство и пособия по регулированию

Общий свод правил по проектированию и строительству свайного фундамента отражен в нормативных документах СП 50-101-2004 и СП 50-102-2003 — актуализированных версиях СНиП , СНиП и СНиП Руководства регламентируют формулы расчета и технологические этапы монтажа различных типов свай в разных гидрогеологических условиях.

Параллельно СП 11-105-97, СП 11-104-97, СП 11-102-97 и ГОСТ 5686-94 описывают требования к инженерно-геологическим, геодезическим и экологическим исследованиям для строительства. Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде, следует проектировать согласно правилам ГОСТ 27751. Чтобы грамотно оценить климатические условия, конструктор должен руководствоваться СНиП 23-01-99 и СНиП 23-01.

Требования к железобетонным сваям с различными конструктивными особенностями изложены в ГОСТ 19804-91, №, №*, №, № и №

– Исходные данные:

Тип грунта в основаниифундамента:

Пылевато-глинистые,крупнообломочные с пылевато-глинистымзаполнителем &ltIL&lt0.5

Тип расчёта:

Проверить заданный

Способ расчёта:

Расчёт основанияпо деформациям

Способ определенияхарактеристик грунта:

Фиксированное R

Конструктивнаясхема здания:

Жёсткая при2.5<(L/H)&lt4

Наличие подвала:

Нет

Исходные данные длярасчёта:

Расчётноесопротивление грунта основания 40 тс/м2

Высота фундамента(H) 2.7 м

Размеры подошвыфундамента: b= 1.8 м, a= 2.2 м

Глубина заложенияфундамента от уровня планировки (безподвала) (d) 2.3 м

Усреднённыйкоэффициент надёжности по

Расчетные нагрузкина фундамент:

НаименованиеВеличинаЕд. **мQy0тсq0тс/м2на грунт

Грунты, как основания, для всех видов фундаментов, кроме свайных, делят на естественные и уплотненные, то есть, такие, которые искусственно закреплены. Для свайных основания делят на однослойные и двухслойные, разделяя их на слабые, средней прочности и прочные грунты. При этом для двухслойных оснований исключено сочетание слабых со средней прочности, а в других сочетаниях вторым слоем должен быть прочный грунт.

При закладке фундамента стоить брать во внимание не только землю на которой будет стоять фундамент, а так же и прилегающие территории

Выбор конструкции

Схематическое отображение расчета несущей способности свай оснований

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

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

Прочность материала опоры

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

F dm = Yc (Ycb RbAb+RscAs)

Где Yc – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; Rb – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; Ab – площадь подошвы опоры, м2; Rsc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; As – площадь сечения арматурного каркаса, м2 

Расчет несущей способности грунта

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

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

F d = Y c RA

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

Расчет буронабивного фундамента с ростверком

Прежде, чем начинать монтировать фундамент из буронабивных свай с ростверком, необходимо все очень тщательно просчитать. Только правильные параметры и цифры позволят добиться нужного результата и обеспечить прочность, надежность, длительный срок эксплуатации будущего здания.

Расчет буронабивных свай

В процессе расчета свай определяют такие величины: длина опор, диаметр, число и схема расположения. Диаметр обычно берут в диапазоне 15-40 сантиметров, оптимальным считается сечение в 20 сантиметров. Для более точных расчетов можно воспользоваться специальными таблицами с указанием диаметра опор и их несущей способности, актуальной для разных материалов.

Если есть значение несущей способности отдельной сваи, по формуле высчитывают расстояние между ними:

l = P/Q – тут:

• l – оптимальное расстояние между опорами
• Р – показатель несущей способности сваи
• Q – нагрузка на погонный метр основания (массу здания делят на длину самого ростверка)

Так, для дома весом 50 тонн, который строится на глинистой почве на опорах сечением 20 сантиметров, нужно 27 опор (50000 килограммов / 1884 килограмма = ). Также помнят о правиле: расстояние между сваями должно быть равно минимум трем их диаметрам. То есть, если берутся сваи сечением 20 сантиметров, расстояние между ними должно быть как минимум 60 сантиметров. Для плотного грунта цифру увеличивают на четверть.

Монтировать основание под дом нужно по предварительно составленной схеме, в основе которой лежит СНиП, требующий выполнения таких правил: сваи должны быть в углах здания, вдоль несущих стен и под входной группой.

Также желательно устанавливать опоры под тяжелыми элементами (печь, камин, котельная и т.д.). Глубина бурения зависит от того, на какой глубине обнаружены несущие грунты, от уровня промерзания почвы в регионе. Обычно бурят на глубину метра.

Расчет монолитного ростверка

Когда создается буронабивной фундамент с ростверком, технология предполагает точный просчет самого монолитного каркаса: его высоты и ширины. Чтобы получить значение ширины, используют формулу:

В = М/L*R – тут:

• В – ширина ленты
• М – вес здания
• L – показатель длины ростверка
• R – точное значение несущей способности верхнего слоя почвы

Формулу используют и для мелкозаглубленного основания, и для ростверка нулевой высоты. Висячий ростверк считают по другой технологии, достаточно сложной – в таком случае расчеты лучше предоставить выполнить профессионалам.

Ширина ростверка обычно равняется 35-50 сантиметрам. Для коттеджа средней величины вполне будет достаточно ширины в 40 сантиметров и высоты в 30-50 сантиметров, что зависит от предполагаемого заглубления.

Расчет армирования

Когда создается фундамент, буронабивные сваи с ростверком обязательно должен объединять армированный каркас. Армируют рифлеными стальными прутами диаметром 10-12 миллиметров, вяжут гладкой вязальной проволокой сечением от 6 миллиметров.

Положение СНиП диктуют такие правила:

• Число прутьев в продольном поясе – минимум 4 с расстоянием до 10 сантиметров
• Шаг между поперечными перемычками в продольном поясе – до 30 сантиметров, между соединяющими вертикальными – до 40 сантиметров
• Толщина защитного слоя бетона – минимум 5 сантиметров со всех сторон, чтобы избежать коррозии металла.

Чтобы понять, как рассчитывать количество арматуры, можно взять простой пример. Так, если создается монолитный ростверк периметром 9х7 метров, а условные габариты обвязки составляют 40х40 сантиметров, для армирования используются два продольных пояса с тремя стержнями диаметром 14 миллиметров каждый. Значение шага между прутьями равно 10 сантиметрам, пояса объединяют перемычки из прутьев диаметром 11 миллиметров с шагом в 20 сантиметров.

Выполнение расчета:

• Определение общей длины стержней в верхнем продольном поясе: 9+9+7+7 = 32 метра (периметр ростверка), 32х3 = 96 (длина трех прутьев) 96 х 2 = 192 (длина, нужная для двух поясов).
• Перемычки используются длиной 30 сантиметров, располагаются на расстоянии в 20 сантиметров. Для обоих поясов ростверка нужно: 2х(32/0.2) = 320 штук по 30 сантиметров = 96 метров.
• Длина вертикальных перемычек, объединяющих оба каркаса. Длина их такая же, 30 сантиметров, для квадратного ростверка = 96 метров.

Получается, что в данном случае нужно закупать 192 метра арматуры сечением 14 миллиметров и 96 + 96 = 192 метра сечением 11 миллиметров для перемычек.

Вязальную проволоку рассчитывают так: на одно соединение тратится 40 сантиметров материала. Количество соединений равно: 4х(32/0.2) = 640 штук по 40 сантиметров = 256 метров.

Технология

Каждое конкретное решение свайного фундамента имеет свою технологию монтажа. В общем виде устройство свайного фундамента производится в следующей последовательности.

1. Подготовительные работы. Горизонтальная планировка участка, выноска в натуру осей, разметка местоположения свай.
2. Погружение свай в грунт. Производится согласно технологии для конкретного типа свай.
3. Обрубка концов недобитых свай, устройство свайного ростверка.

Технология устройства свайного фундамента для каждого типа свай описана выше. Следует отметить, что при выборе способа монтажа следует руководствоваться не только экономической целесообразностью, но и опытом проектирования в каждом регионе строительства. Местные проектные институты разработали типовые технологические карты, в которых содержится полная информация по технологии производства работ, составлены графики работы, а также спецификации требуемых машин, механизмов, оборудования и материалов.

Свайный фундамент может стать единственным приемлемым решением для слабонесущих грунтов и сложных геологических условий. В остальных случаях следует руководствоваться принципами экономической и технологической целесообразности. Устройство свайного фундамента может потребоваться для высотных зданий, ответственных или уникальных объектов. Такое решение позволяет повысить надежность основы постройки, предотвратить нежелательные деформации и перемещения.

Несмотря на технологическую сложность, в ряде случаев устройство свайного фундамента может быть экономически оправдано. Устройство свайного фундамента не требует больших объемов земляных и бетонных работ, возведение можно проводить в зимнее время без дополнительных мероприятий. Применение свай может сократить срок выполнения работ. Яркий тому пример – возведение фундаментов коттеджей с применением металлических винтовых свай.

К преимуществам свайного фундамента следует отнести:

• возможность устройства в особых геологических и климатических условиях;
• высокая надежность и стабильность фундамента;
• небольшой объем земляных и бетонных работ;
• большое количество разнообразных конструктивных и технологических решений.

Однако свайный фундамент имеет ряд недостатков, связанных в основном со сложностью технологии возведения. Среди них:

• потребность в специальных машинах и механизмах;
• требуется квалифицированный персонал;
• существует значительная вероятность возникновения непредвиденных трудностей на стадии возведения.

Также следует отметить, что в большинстве случаев стоимость свайного фундамента будет выше, чем аналогичных фундаментов мелкого заложения.

Зачем нужно использовать расчет свайного фундамента

Эскиз с указанием параметров необходимых при расчете

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

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

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

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

https://www.youtube.com/watch?v=EdNgDJtkkNI

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

• грунты на участке — глина;
• диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
• масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
• периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

• сечение;
• длина;
• шаг;
• распределение под несущими стенами.

Расчет свайного фундамента.

Расчет несущей способности свай в соответствии с нормативными документами.

Площадь сечения сваи и его форма имеет значительное влияние на несущую способность сваи. Логично предположить, что существует оптимальное сечение сваи, обладающее наибольшей несущей способностью и, в то же время, удовлетворяющее конструктивным требованиям. Общепринятым конструктивным параметром сваи является отношение её длины к диаметру. При высотном строительстве, особенно в тех случаях когда верхняя часть геологического разреза представлена слабыми грунтами отношение длины сваи к диаметру (l/d) должно составлять не менее 30.

Для анализа возможных конструкций фундамента были произведены расчеты несущей способности свай различной длины и диаметров. Были рассмотрены диаметры свай 1,8; 2,0; 2,2; 2,5 и 3,0м. Рассматривались длины свай, соответствующие заглублению нижних концов свай в слой недислоцированных вендских глин на 10…90 м (что соответствует отметкам от -40…-120 м абс.).

Расчет несущей способности сваи по существующим нормативным документам имеет ограничение, существенно влияющее на расчет в рассматриваемых инженерно-геологических условиях. Принятая в СНиП методика расчета несущей способности сваи была разработана для относительно неглубоких свай (до 30…45м от поверхности земли), что не позволяет учитывать повышение сопротивления по пяте и боковой поверхности сваи на больших глубинах. Указанная особенность видна на рис.4.1.1 –сопротивление сваи в однородном грунте с увеличением её длины не возрастает, что противоречит основополагающим законам механики грунтов.

Рассмотрев характер изменения предельного сопротивления на боковой поверхности сваи в зависимости от глубины можно отметить, в грунтах с показателем текучести равным 0,2 сопротивление линейно возрастает с глубиной, что позволяет применить линейную экстраполяцию. При этом такое допущение добавляет некоторый запас надежности – на рассматриваемой площадке механические свойства грунта с глубиной возрастают нелинейно.

Таким образом, расчет несущей способности свай путем экстраполяции приведенных в таблицах СНиП значений по глубине является теоретически обоснованным и близким к нормативной методике. С увеличением глубины заложения свай в грунте растут вертикальные и горизонтальные напряжения, что в свою очередь вызывает увеличение предельных значений трения по боковой поверхности сваи и сопротивления по пяте.

Сопоставление расчетных значений сопротивления свай по пяте с экспериментальными, полученными на площадке ОДЦ «.», показало, что экспериментальные значения близки к расчетным, полученным путем экстраполяции таблиц СНиП.

В мировой практике существует общепризнанный, однако, не вошедший в действующие нормативные документы РФ (однако отражен в рекомендациях ) способ расчета по прочностным характеристикам грунта. Его суть заключается в разбиении сваи на элементарные слои по длине, определение действующего горизонтального напряжения в каждом из элементарных слоев и последующем определении предельного сопротивления по боковой поверхности по теории Кулона-Мора. При этом к значению предельного сопротивления вводится коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности, учитывающий влияние способа производства работ.