Расчёт свайного ростверка для свайного фундамента, примеры, формулы
Долговечность и надежность свайного ростверка зависит не только от соблюдения технологии его монтажа, но и от правильных расчетов. Все полученные результаты проверки переносятся на проект, который передается строителям.
Оглавление:
- Расчет свайного фундамента с ростверком
- Как делается расчет
- СНИП для проведения полного расчета свайного ростверка
- Что учитывается при расчетах
- Пример расчета
Основные правила расчёта свайного ростверка, формулы и СНИП нормативы, полная информация далее на странице.
Расчет свайного фундамента с ростверком
Для проведения расчетов такого плана следует обращаться к специалистам, специализирующихся в этом профиле. Перед этим проводятся геологические изыскания, позволяющие разработать проект, соответствующий почве на стройплощадке.
Совет эксперта! Если работы по геодезическому изысканию проведены не будут, то произвести точные расчеты основания с ростверком будет невозможно.
Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента
Для проведения изысканий на участке бурится отверстие в почве для ее пробы и анализа. Только потом можно проводить важные расчеты.
При разработке проекта учитываются такие параметры по сваям:
- Глубина погружения.
- Диаметр сваи.
- Количество свай.
- Схема их расположения.
По ростверку:
- Форма ростверка (3 вида: высокий, повышенный, низкий).
- Диаметр.
- Устойчивость на изгиб и продавливание.
- Метод армирования.
Рис: Схематическое положения ростверка свайного фундамента
Совет эксперта! Определить высоту ростверка следует исходя из веса будущего сооружения и уровня пучинистости грунта.
Как делается расчет
Существует 2 группы, благодаря которым происходит расчет свайного фундамента.
- Прочность используемых материалов, несущая способность почвы и оснований.
- Осадка вследствие трещин, нагрузки вертикальной и движения свай.
Процесс проектирования по указанным предельным выполняется при помощи следующих формул.
Устойчивость к продавливанию:
Устойчивость на изгиб:
Устойчивость к поперечным нагрузкам:
СНиП для проведения полного расчета свайного ростверка
За основу берется два СНиПа:
- Для ростверка СНиП №2.03.01.
- Для свай СНиП №2.17.77.
Совет эксперта! Соблюдение всех рекомендаций в СНиПе является обязательным условием.
Что учитывается при расчетах
Крайне важно учитывать такие аспекты:
- Все предполагаемы нагрузки и воздействия по СНиПу.
- Сочетание всех используемых материалов с почвой на стройплощадке. В этом случае берутся во внимание геодезические изыскания на предмет исследования почвы и динамических/статических испытаний ЖБИ свай. Опять же, в расчет берутся показания в СНиП.
- Обращается внимание на тип свай, они могут быть висячими или стойки. Обязательно учитывается общий вес. Не менее важны и нагрузка воздушных масс.
- В процессе расчетов, основание с ростверком представляет собой единой рамной конструкцией. Она должна воспринимать нагрузку по вертикали и горизонтали. Также изгибающая сила.
- Если почва сложная (грунтовые воды очень высоко и тому подобное), а проектная нагрузка высокая, то учитывается негативная сила трения в процессе осадки строения.
- Учитываются и другие немаловажные факторы при проектировании. Особенно те, которые непосредственно связаны с разными грунтами.
Пример расчета
Предлагаем рассмотреть пример расчета ростверкового фундамента на основе свай. Хотя в интернете есть множество подобных расчетов, если вы не имеете достаточного опыта в этом вопросе, то будет крайне сложно со всем разобраться. Хотя и так, лучше обращаться к профильным специалистам, но для общего понимания стоит узнать важные детали.
Так, учитываются при расчетах следующие данные:
- Масса постройки. Чтобы получить конкретную и точную сумму массы, то необходимо сложить массу каждого элемента строения, а, в частности: стены, стяжка пола, стропильная система, кровля, перекрытия и прочее. Для определения этой суммы необходимо использовать средний показатель конкретного строительного материала.
Рис: Вес конструктивных элементов здания
- Полезная нагрузка. В этом случае учитывается вся создаваемая нагрузка от мебели, отделки стен, бытовых приспособлений, количество проживающих человек и тому подобное. Согласно установленным нормам, на 1 м2 приходится нагрузки до 100 кг на перекрытие.
Совет эксперта! Определение полезной нагрузки происходит путем умножения площади перекрытия на 100 кг.
- Снеговая нагрузка. Для этого используются данные и нормативы для конкретного региона страны. Полученную сумму необходимо умножить на площадь всей крыши.
Рис: Карта снеговых нагрузок РФ
- Вся нагрузка на фундамент строения. В этом случае следует сложить всю массу будущего строения, нагрузку от снега в вашем регионе и полезную нагрузку. Полученный результат умножается на коэффициент надежности 1,2 (для жилого дома).
- Грузонесущая способность ЖБИ свай. Подобные расчеты выполняются согласно следующей формуле на основании геологических изысканий:
- Сколько будет опор и какая их длина. Для этого необходима информация обо всей предполагаемой нагрузке на будущее основание. Что касается длины, то она вычисляется, отталкиваясь от характера почвы. Всегда к полученному результату следует добавить 400 мм по длине.
- Это позволит выполнить сопряжение ростверка со сваями. Что касается шага между опорами, то преимущественно шаг колеблется от 2 до 2,5 метров. Свая всегда устанавливается по углам и в местах соединения стен.
Рис: Схема заглубления ЖБ свай
- Расчет ростверка. Итак, все расчеты выполняются согласно предоставленным формулам.
Совет эксперта! Помните, самостоятельно делать такие расчеты не рекомендуется, необходимо обращаться исключительно к профильным специалистам, которые имеют опыт в этом вопросе.
В большинстве случаев ростверк имеет сечение 400×300 мм. Для изготовления бетона используется цемент М200 и 300. Для армирования применяются прутья А2 и 1 Ø10-15 мм.
В нашей компании работает команда высококвалифицированных специалистов, которые обладают достаточным опытом по разработке свайного фундамента с ростверком. При этом учитываются все ГОСТы и СНиПы. За счет этого достигается высочайшее качество и надежность построенного строения.
Поможем с расчётами и работами по свайному фундаменту
Мы опытная компания по погружению железобетонных свай и шпунтов, с большим парком техники и большим количеством сданных объектов.
Поможем Вам с возведением свайного фундамента любой сложности, примеры наших работ на фото. Видео наших работ. Ждём Вашего обращения по заявке:Оставить заявку
Расчет свайного фундамента
На странице представлена технология расчетов фундаментов на железобетонных сваях. Вы узнаете, какие нормативы СНиП регулируют расчет свайного фундамента с ростверком и как реализуется этот процесс на практике.
Оглавление:
- Расчет свайного фундамента с ростверком
- Как производится расчет свайного фундамента
- Расчет свайного фундамента СНиП
- Что учитывается при расчете свайных фундаментов
- Пример расчета свайного фундамента
Для того чтобы свайный фундамент был надежен и долговечен, необходимо профессионально производить его расчет. Результаты расчета свайного фундамента (ростверка) отражаются в проекте и являются обязательными для исполнения строителями. Наша компания осуществляет забивку свай для свайных фундаментов в строгом соответствии со строительными нормами и на основании проекта.
Расчет свайного фундамента с ростверком
Расчетом свайно-ростверковых фундаментов занимаются профильные специалисты – инженеры-проектировщики. Выполнению расчетов предшествуют геодезические изыскания на строительной площадке, которые дают проектировщикам необходимую исходную информацию о характеристиках грунтов на объекте.
Важно: без реализации геодезического анализа почвы на объекте проектирование ростверкового фундамента не может быть выполнено правильно, поскольку ключевой параметр фундамента – его несущую способность, можно рассчитать только на основании силы сопротивления грунта.
Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента
Процесс геодезии участка начинается с бурения пробных скважин, из которых забирается керн (проба) почвы для дальнейшего анализа в лабораторных условиях. На основе полученных данных производится расчет следующих параметров фундамента.
Свайная часть:
- Требуемая глубина заложения опор;
- Диаметр опор;
- Общее количество опор в фундаменте;
- Схема размещения свай.
Ростверковая часть:
- Конфигурация ростверка – низкий, повышенный, высокий;
- Сечение ростверка;
- Устойчивость конструкции к нагрузкам на изгиб, продавливание;
- Способ армирования обвязки.
Рис: Схема положения ростверка фундамента
Важно: высота размещения ростверка выбирается исходя из степени пучинистости почвы на объекте и веса возводимого здания – легкие дома на склонном к пучению грунте строятся на высоких (поднятых на 20-30 см. над уровнем почвы) ростверках, в нормальных грунтах обвязка укладывается на поверхность почвы, при необходимости обустройства технического подпола либо цокольного этажа, ростверк размещается ниже глубины промерзания почвы.
Как производится расчет свайного фундамента
Производство расчетов свайных фундаментов и оснований выполняется по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.
К первой группе предельных состояний относятся:
- прочность материалов, из которых изготовлены сваи и свайные ростверки
- несущая способность грунта
- несущая способность оснований, в случаях наличия значительных горизонтальных нагрузок
Смотрите так же:
- Характеристики шпунта
- Фундамент с ростверком на сваях
Ко второй группе предельных состояний относятся:
- осадки свайных оснований от вертикальных нагрузок
- перемещения (или горизонтальные повороты) свай вместе с окружающим грунтом при наличии горизонтальных нагрузок и моментов
- образование или раскрытие трещин в железобетонных конструкциях свайных фундаментов.
Проектирование свайного ростверка по вышеуказанным предельным состояниям ведется по следующим формулам.
Устойчивость к продавливанию угловой сваей: , где:
- Fаi – нормативная нагрузка на угловую свайную опору;
- h01 – высота обвязки в месте стыковки с угловой сваей;
- Uі – сила нагрузки, образуемой давлением сваи на ростверк;
- Ві – расчетный коэффициент, который определяется на основании формулы Ві = К(Hоі/Соі).
Устойчивость к нагрузкам на изгиб: и , где:
- Мхі, Муі – действующие на ростверк изгибающие моменты;
- Fі – нормативна нагрузка на свайные опоры;
- Хі, Уі – расстояние между нижней гранью ростверка и осями свайных опор;
- Мfx, Мfy – действующие на ростверк изгибающие моменты местного типа;
Прочностная устойчивость к поперечным нагрузкам: :
- Q – нормативная устойчивость свайных опор, размещенных вне части ростверка, испытующей наибольшие поперечные нагрузки;
- b – ширина обвязки;
- Rbt – сопротивление обвязки к нагрузкам на растяжение по материалу;
- Ho – высота обвязки;
- С – расстояние от нижнего контура ростверка до оси свайной опоры.
Расчет свайного фундамента СНиП
Проектирование свайного фундамента ведется на основании двух нормативных актов:
- Ростверк рассчитывается согласно рекомендаций СНиП №2. 03.01 “Конструкции из бетона и железобетона”;
- Сваи рассчитываются по СНиП №2.17.77 “Свайные фундаменты”.
Важно: соблюдение положений вышеуказанных строительных документов при проектировании свайно-ростверковых фундаментов обязательно.
Что учитывается при расчете свайных фундаментов
Итак, рассмотрим, какие аспекты при расчете свайных фундаментов принимаются в учет:
- Все возможные нагрузки и воздействия на свайный фундамент рассчитываются на основании СНиП, при этом указанные значения умножаются на так называемый коэффициент надежности, определенный в «Правилах учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций».
- Несущая способность сваи и свайного фундамента рассчитывается как на основные сочетания нагрузок, так и особые. Расчет по деформациям производится на основные сочетания.
- В расчетах используются расчетные значения характеристик применяемых материалов и грунтов на строительной площадке (на основании исследований грунтов и проведенных статических или динамических испытаний свай), исходя из значений, указанных в СНиП.
- Кроме того в обязательном порядке учитываются тип используемых свай (сваи-стойки или висячие сваи), их собственный вес и показатели ветровых (креновых) нагрузок.
- При расчетах фундамент с ростверком на сваях рассматривается, как единая рамная конструкция, воспринимающая как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и изгибающие силы.
- При значительных проектных нагрузках и в условиях сложных грунтов, в том числе с высоким уровнем грунтовых вод, в расчетах учитываются и отрицательные силы трения при осадке здания.
- Есть и другие аспекты, связанные с различными грунтами и их состоянием, которые также учитываются в расчетах.
Пример расчета свайного фундамента
Пример расчета свайного фундамента можно легко найти в интернете, однако он изобилует специфическими формулами и символами, в которых неподготовленному человеку разобраться весьма проблематично, да и ни к чему – это дело специалистов.
В качестве примера приводим алгоритм расчета свайно-ростверкового фундамента:
- Расчет массы строения;
Чтобы определить массу здания необходимо отдельно рассчитать вес каждого конструктивного элемента дома (кровли, перекрытий, стен, стяжки, стропильной системы). Делается это исходя из размеров конструктивных частей зданий и усредненного веса одного квадратного метра стройматериалов.
Рис: Вес конструктивных элементов здания
- Расчет полезных нагрузок;
К полезным нагрузкам относится вес мебели, декоративной облицовки стен, людей и предметов, находящихся в доме во время эксплуатации сооружения. Согласно действующим строительным нормативам, величина эксплуатационной нагрузки составляет 100 кг на 1 м2 перекрытия жилого здания.
Важно: нагрузка высчитывается посредством умножения совокупной площади перекрытий дома (с учетом всех этажей) на 100 кг.
- Расчет снеговых нагрузок;
Необходимо определить, какая нормативная снеговая нагрузка приходится на ваш регион, и умножить полученную величину на площадь кровли здания.
Рис: Карта снеговых нагрузок РФ
- Определение совокупных нагрузок на фундамент;
Суммируем массу здания, полезную и снеговую нагрузку и умножаем полученную величину на коэффициент надежности. Для жилых зданий его величина составляет 1,2.
- Определение грузонесущей способности сваи;
Исходя из полученных в результате геодезических изысканий характеристик грунтов высчитываем несущую возможность одной железобетонной сваи по формуле:
- Определение количества свай в фундаменте и требуемой длинны опор.
Чтобы рассчитать количество свай делим совокупные нагрузки, действующие на основание, на грузонесущую способность одной сваи.
Длина свай определяется исходя из типа грунтов на объекте. Опорная подошва опоры должна вскрывать неустойчивые верхние пласты грунта и углубляться не менее чем на 1 метр в высокотвердые песчаные либо глинистые породы.
Рис: Схема заглубления ЖБ свай
К требуемой длине добавляются 40 см., необходимые для сопряжения свай с железобетонным ростверком. В фундаменте сваи размещаются с шагом в 2-2.5 метров, по одной опоре устанавливается на углах дома и в точках пересечения его стен.
- Расчет ростверка
Расчет ростверка выполняется по указанных в предыдущем разделе статьи формулам. Рекомендуем доверить проектирование обвязки профессионалам, поскольку самостоятельно произвести правильные расчеты, не обладая должным опытом, невозможно.
Наиболее часто используемое сечение ростверка – 40*30 см. Тело обвязки формируется из бетона марок М200 и М300, конструкция дополнительно армируется продольно-поперечным каркасом из прутьев арматуры А2 и А1 (10-15 мм. в диаметре).
Наша компания производит свайные работы, в том числе испытания свай, в строгом соответствии с расчетными данными и СНиП. Тем самым обеспечивается высокое качество результатов и надежность построенного свайного фундамента.
Получить детальную консультацию по погружению свай вы можете у наших специалистов, предварительно заполнив форму:
Так же рекомендуем посмотреть:
- Усиление свайного фундамента
- Погружение железобетонных свай
Наша компания занимается свайными работами – обращайтесь, поможем!
Расчет свайных фундаментов. Пример расчета -Ст…
Заключается в определении количества свай f-тэ
Предварительно определяют расчетное сопротивление
Определение расчетного сопротивления одиночной свайной стойки .
Свайная стойка работает на сжатие как стержень, передавая нагрузку
Несущая способность сваи определяется условиями работы материала, из которого она изготовлена, и грунта, в который она погружена. Для определения несущей способности свай на грунт существует несколько способов: практический, расчетный по формулам и таблицам, динамический и по данным испытаний при статической нагрузке.
Несущая способность грунтового основания сваи рассчитывается по формуле:
(2) N≤F/g = f. где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, F – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (иначе – несущая способность сваи), g – коэффициент надежности (при определении несущей способности сваи). свая по расчету: по результатам динамического испытания g = 1,4, при определении по результатам испытания на сжатие полевой нагрузкой g = 1,25, F – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.0003
Несущая способность сваи-стойки на грунт определяется по формуле:
(3) F = c * r * a где c – коэффициент рабочего состояния, принимаемый = 1;
Опорная свая А-участка на грунте;
R – расчетное сопротивление сжатого грунта или горной породы ниже нижнего конца сваи, назначаемое для всех типов забивных свай, опирающихся на скальные, глинистые грунты твердой консистенции, равное 20 МПа.
Несущая способность висячих свай на грунт определяется двумя составляющими: первая зависит от сопротивления грунта под нижним концом сваи, а вторая от сопротивления грунта на ее боковой поверхности:
(4) F = c * ( cR * R * A + u∑ cfi * fi * li) где c – коэффициент условий работы сваи в грунте = 1, cR и cfi – коэффициенты рабочего состояния грунта соответственно под нижним концом сваи и вдоль ее боковой поверхности; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь сваи на грунте, принятая за площадь поперечного сечения сваи; fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи; li – толщина i-го слоя грунта, пройденного сваей.
Расчетная нагрузка, допускаемая на бетонную сваю, определяется по материалу по формуле:
(5) N = c ( cb * rb * a + rcs * as), где c – коэффициент условий работы, принимаемый для свай , вырабатываемый в почве, равный 0,6; для остальных = 1, cb – коэффициент условий работы бетона,
Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию,
A – площадь поперечного сечения бетонных свай,
Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию сжатие,
As- площадь армирования
Из этих двух значений выбирают наименьшее, принимаемое за несущую способность сваи.
Расчет и проектирование свайных фундаментов выполняется в следующей последовательности:
1. Рассчитать нагрузку на уровне плановой отметки
2. Назначить глубину ростверка фундамента.
3. Выбрать вид, тип и обозначить предварительные размеры свай.
4. Определить несущую способность свай на грунт и материал.
5. Рассчитать необходимое количество свай в фундаменте по формуле:
(6) n = ng/Ф, где – коэффициент надежности, равный 1,4;
F – наименьшая несущая способность одной сваи.
6. Разместить в плане сваи и устроить ростверк.
Определение несущей способности сваи.
Пример №1
Определите допустимую расчетную нагрузку на железобетонную висячую сваю на земле. Марка сваи С 4,5-30. длина сваи L=4,5м, ширина B-0,3м: длина l-0,25м. Грунт фундамента средний песок, средней плотности, мощность слоя 4,5 м. Сваи забиты дизельным молотом на глубину 4м.
Решение
по т.VI.3 приложения VI определить значение коэффициента cR = 1 и cf = 1.
Площадь поперечного сечения сваи А = ВхВ = 0,09м2. периметр сечения сваи а = 0,3*4=1,2 м. По таблице VI.1 для песка средней плотности, средней крупности и при глубине погружения сваи 4 м находим R = 3,2 МПа.
Для определения расчетной силы трения о боковую поверхность грунта слой, пробитый сваей, делят на слои высотой не более 2 м.
По т.VI.2 при средней мощности первого слоя грунта h2 = 1м для песка средней плотности, средней крупности определяем fi = 0,035; находим h3 = 2m + 1m = 3m, f2 = 0,048.
По формуле (4) F = c * ( cR * R * A + u∑ cfi * fi * li) = 1 (1,0 * 3,2 * 0,09 + 1,2 * 1,0 (0,035 * 2 + 0,048 * 2)) ( 100) = 504000Н = 504кн
Допустимая расчетная нагрузка на сваю по формуле
(2) N≤F/г = 504/1,4 = 360Кн.
Пример №2.
Определить допустимую расчетную нагрузку на сваю С10-40 шириной = 0,4м, исходя из нижнего конца скального грунта. Свая армирована продольной арматурой из бетона 4¯18А-II В15 d = 1,4
Решение:
Площадь поперечного сечения сваи А = 0,4 * 0,4 = 0,16 м2.
Несущая способность свайной стойки на грунт определяется по формуле:
F=c*R*A, допустимая расчетная нагрузка на свайную стойку
N=F=F/g=3200/1,4=2286кН
с = 1; R = 20 МПа;
F = 1 * 20 * 1600 (100) = 3200000Н = 3200кН = 3,2Мн
Несущая способность сваи – стоять на материале.
N = c ( cb * rb * a + rcs * as)
c = 1 cb = 1
Rb = 8,5 мПа
Rsc = 280 мПа
As = 10,18 см2 (табл. 7)
N = 9000 (1 * 8,5 * 1600 + 280 * 10,18) (100) = 1645040Н = 1645 кН
Из 2-х значений выбираем меньшее: N = 1645кН – допустимая нагрузка на сваю – стойку.
ЛИТЕРАТУРА
1. Цай Т.П., Бородин М.К. «Строительные конструкции» М.: Стройиздат, 1984. Т.1
2. Цай, Т. П.. Бородин М. К. «Строительные конструкции» М.: Стройиздат, 1984. Т. 2
3. Павлова А. И. «Сборник заданий на строительные конструкции» М.: Инфра-М, 2005.
4. Кувалдин А.Н., Клевцова Г.С. «Примеры расчета железобетонных конструкций зданий» М: Стройиздат, 1976.
5. Берлинов В.В., Ягупов Б.А. «Примеры расчета оснований и фундаментов». М.: Стройиздат. , 1986.
6. Гаевой А.Ф., Усик С.А. «Курсовое и дипломное проектирование промышленных и гражданских зданий»
Л.: Стройиздат, 1987.
Эффективность выполнения свайных фундаментов на примере здания реактора АЭС с ВВЭР-1000 – Саргсян
Полный текст
- Аннотация
- Об авторах
- Каталожные номера
- Статистика
Реферат
Цели. Целью данной работы является обоснование надежности разработанных моделей свайных фундаментов по данным полевых наблюдателей и демонстрация возможности использования свайных фундаментов для повышения устойчивости и несущей способности фундамента конструкций АЭС на примере здания реактора. (РБ). Методы. Приведены данные полевых наблюдателей по населенному пункту РБ. Выражения для расчета статической жесткости поверхности контакта днища плиты с грунтовой средой, а также для свайных фундаментов с учетом эффектов взаимодействия ростверка и свайного поля с грунтовой средой при общем характере смещения представлены сваи круглого сечения. Вместе с грунтовым основанием была разработана пространственная трехмерная конечно-элементная статическая модель РБ. Показаны изолинии вертикальных перемещений фундаментных плит РБ для естественных оснований, а также для свайных фундаментов нормальной эксплуатации. Сравнительный анализ данных полевых наблюдателей с результатами расчетов позволяет обосновать надежность разработанной модели свайного фундамента. Полученные результаты. Расчеты текучести фундамента соответствуют всему периоду эксплуатации, включая строительство, а результаты наблюдений относятся только к периоду эксплуатации, что и объясняет разницу. Сравнительный анализ данных полевых наблюдателей с результатами расчетов позволяет обосновать высокую эффективность реализации свайного фундамента для массивных сооружений на слабых грунтовых основаниях.
Ключевые слова
пространственная модель, свайный фундамент, ростверк, сваи, урожайность, сравнительный анализ, результаты расчетов, натурные наблюдения, природное основание, строение, взаимодействие с грунтовой средой
Об авторах
Саргсян Акоп Э.
АО «Атомэнергопроект»
Автор для переписки.
Электронная почта: [email protected]
Доктор технических наук, профессор, академик МАИ ООН, руководитель научно-исследовательского отдела динамики и сейсмостойкости
ул.