Свайный фундамент расчет количества свай: Расчет количества свай для фундамента – пример

Содержание

расчет количества свай и нагрузки

Свайный фундамент – один из самых недорогих и простых, обходится в два раза дешевле ленточного. Подходит для установки на слабой, обводненной, вечномерзлой почве и участках с неровным рельефом. Правильный расчет фундамента на винтовых сваях является залогом надежности и долговечности постройки.

Следуя представленной в данной статье инструкции, можно выполнять расчет количества опор и оптимального расстояния между ними самостоятельно. Если произвести монтаж без учета этих факторов, домостроение даст неравномерную усадку, на фундаменте и стенах будут образовываться трещины.

Содержание

1 На что обратить внимание при расчете фундамента
2 Определение вида грунта
3 Определение максимальной массы домостроения
4 Определяем размер свай
5 Диаметр опор
6 Количество опор
7 Расстояние между опорами
8 Расчет основания для каркасного дома

На что обратить внимание при расчете фундамента

Количество свай зависит от типа почвы

При устройстве свайного фундамента расчет количества свай ведется в зависимости от факторов:

тип грунта;
уровень расположения подземных вод;
масса домостроения с учетом строительных материалов, предметов, мебели, людей, которые будут находиться в доме. Учитываем максимальный слой снега, который может находиться на кровле в зимний период. Расчет нагрузки от бассейна, ванны берем с учетом того, что они будут наполнены водой.

В зависимости от этих факторов подбираем вид опор, их диаметр, определяем глубину заложения, шаг установки. Согласно проекту выполняем чертеж, на котором предусматриваем расположение опор на углах, места пересечения стен под колоннами. Составляем смету расхода материала.

Определение вида грунта

Для определения типа грунта необходимо вырыть скважину

При строительстве крупных объектов общественного и гражданского назначения проводятся геологические и лабораторные исследования грунта на участке строительства. Проводятся испытания специалистами, их услуги стоят достаточно дорого.

При частном строительстве можно самостоятельно определить состав грунта. Нужно при помощи бура в нескольких местах участка выкопать скважины, глубина которых будет на полметра больше, чем длина сваи. Смотрим, какие слои грунта находятся на лопастях бура и присутствуют внутри скважины.

Глубину расположения подземных вод можно узнать у соседей или определить по имеющимся на участке скважинам. Если обнаружен небольшой обводненный участок, пробуем расположить опоры так, чтобы его обойти.

Определение максимальной массы домостроения

Рассчитать нагрузку строительных материалов для каркасного домостроения можно по таблице:

№	Нагрузка от материала	Величина нагрузки на квадратный метр
1	Фундамент
	ширина 13 см, длина 1650 мм	27 кг
	ширина 13 см, длина 9000 мм	124 кг
	ширина 10,8 см, длина 1650 мм	22 кг
	ширина 10,8 см, длина 9000 мм	95 кг
	ширина 8,9 см, длина 1650 мм	14 кг
	ширина 8,9 см, длина 9000 мм	60 кг
2	Кровля из черепицы
	битумная	50-70 кг
	керамическая	80-120 кг
	металлическая	40-60 кг
3	Перегородки
	Перекрытие по балкам, выполненное из досок, с использованием утеплительного материала	10-150 кг
	Утепленные перегородки 80 мм из гипсокартона	33,4 кг
	Неутепленные перегородки 80 мм из гипсокартона	27,2 кг
	Утепленные стены 150 мм	30-50 кг
	Мебель, предметы в доме	150 кг

Нагрузка снежного пласта, который может лежать на кровле, рассчитывается в зависимости от региона.
На территории РФ нагрузка определяется по карте

Пересчет коэффициента ведется:

при уклоне кровли менее 25 градусов = 1;
уклон от 25 до 60 градусов = 0.7;
при уклоне более 60 градусов, масса снегового пласта не учитывается.

Полученные показатели умножаем на расчетный коэффициент надежности.

№	Материал	Коэффициент
1	Строительные материалы	1.1-1.3
2	Мебель, предметы	1.2
3	Снеговой пласт	1.4

Определяем размер свай

Если при бурении скважины обнаружен торфяник или плывущие почвы, то нужно углубиться

Для строительных площадок с устойчивым плотным грунтом подойдут опоры длиной 2,5 м. На участке со сложным рельефом нужно обязательно брать в расчет перепады высоты. На неровных участках применяем сваи разной длины, которая зависит от высоты местности.

При ведении строительства на неустойчивых грунтах длина сваи должна достигать слоя плотной почвы. Находим расположение устойчивого грунта с помощью пробного бурения. Вводим в грунт бур, через небольшие промежутки вынимаем его и смотрим на вид почвы на ноже.

Если обнаружили торфяник, плывун, влажную землю бурим до песчаного или глинистого слоя. После обнаружения на буре комков песка и глины замеряем с помощью опущенного на веревке камня глубину скважины.

Закупать сваи нужно с запасом по длине на полметра, после окончания работ лишнюю высоту можно будет срезать. Устанавливаем опоры ниже уровня промерзания почвы.

Диаметр опор

Выпускаются винтовые сваи диаметром:

57 мм, используются для постройки ограждений из металлической сетки;
76 мм, подойдут для устройства основания бетонных заборов, легких хозяйственных построек, небольших деревянных домиков. Выдерживает нагрузку менее трех тонн.
89 мм, применяются только для построек в один этаж, дачных домов, флигелей, построек хозяйственного назначения. Одна опора выдерживает 3-5 тонн.
108 мм, достаточно для строительства двухэтажных домостроений из легких материалов (пеноблоков, газоблоков, деревянного бруса), каркасных построек. Одна свая выдерживает нагрузку от пяти до семи тонн.

Для строительства оснований многоэтажных зданий винтовые сваи не подходят.

Количество опор

Вычисляем количество используемых винтовых свай в зависимости от массы, размера и конструктивных особенностей домостроения.

Правила расчета:

Расстояние между опорами в каркасном домостроении и деревянных постройках не должно превышать 3 м.
В домах из легких строительных материалов: пеноблоков и газоблоков шаг не превышает 2 м.

Если строительство ведется в климатической зоне с сильными ветрами, расстояние между опорами не должно превышать 2,5 м.

Формула расчета: результат сложения всех нагрузок умножаем на коэффициент надежности. Полученное число делим на несущую способность одной сваи.

Расстояние между опорами

На каждом углу должна быть свая

Зная количество свай, нужно равномерно расставить их периметру постройки. Делаем чертеж дома согласно проекту, делим эскиз постройки на прямоугольники.

Правила размещения:

опоры устанавливаем на каждом углу;
в местах пересечения несущих стен;
если в доме предусмотрены колонны или камин, под ними должны располагаться опоры;
распределяем остальные опоры с нормативным шагом для данного вида постройки.

Сваи располагаем на одинаковом расстоянии друг от друга. В местах расположения камина устанавливаем от 2 до 4 свай в зависимости от его веса. В особо нагруженных частях дома под несущими конструкциями иногда требуется установка нескольких свай кустовым расположением.

Расчет основания для каркасного дома

Используемые строительные материалы приведены в таблице:

№	кровля	Четырехскатная из металлочерепицы
1	стены	150 мм с использованием теплоизоляционного материала
2	перегородки из влагостойкого гипсокартона	без использования теплоизоляционного материала
3	балочные перекрытия	доска
4	длина внутренней стены	6000 мм
5	длина всех перегородок в доме	25000 мм
6	высота внешних стен мансарды	1500 мм
7	высота комнат	2700 мм
8	наружная высота перегородок	3000 мм

Бурить следует до плотного глинистого слоя

С помощью пробного бурения определяем, что плотный глинистый слой залегает на глубине 3 м.

По карте определяем, что масса пласта снега, который может выпасть на кровлю, составляет 180 кг на квадратный метр.

Для устройства винтового фундамента нужны опоры длиной 3,5 м (закупаем длину 4 м с запасом на полметра), сечением 108 мм.

Расчет свайно-винтового фундамента проводим с учетом установки опор на каждом углу и в центре каждой стены.

Вычисляем общую нагрузку на основание, данные заносим в таблицу:

Нагрузка	Коэффициент надежности	Результат
Фундамент	1,05	9 свай(предположительно)40 кг (вес опоры)1,05=378 кг
Стены внешние	1,1	длинавысотувес=4 стены4,5м50 кг*1,1=6600 кг
Стены внутренние	1,1	2 стены3 м1,16 м50 кг*1,1=1980 кг
Перекрытия	1,1	2 перекрытия на половину этажа и половину мансарды=26 м6 м150 кг 1,1 = 11880 кг
Перегородки	1,2	25 м2,7 м 1,2= 2204 кг
Кровля	1,2	6 м60 м1,2=432 кг, делим на косинус угла наклона кровли (45 градусов)=3702 кг
Мебель, предметы	1,2	2 этажа(150 кг6м6 м)1,2=12960 кг
Снеговой пласт	1,4	180 кг36 м1,4=9072 кг
Итого: 378+6600+1980+11880+2204+3702+12960+9072=48776 кг

Округляем полученное число до 48,8 тонны.

48.8 тонны делим на шесть тонн, получаем 8,13 опор, округляем всегда в большую сторону, получаем девять опор.

Несущая нагрузка для одной сваи определяется путем умножения площади пяты одной опоры на несущие характеристики почвы. Площадь пяты определяется в зависимости от сечения по таблице, прилагаемой к инструкции на изделие.

Пользуясь инструкциями и формулами, приведенными в этой статье, можно с точностью провести расчет винтовых свай, которые понадобятся для устройства фундамента.

как рассчитать в ростверке, объем свайного ростверкового

Фундамент – это очень важный элемент при строительстве дома. Именно от качества этой конструкции будет зависеть прочность и срок службы возведенного здания. Очень часто люди применяют такой тип основания, как фундамент на сваях. Перед тем как приступить к его возведению, нужно правильно выполнить расчет всех конструкционных элементов.

Для того чтобы верно рассчитать число свай, стоит знать размер и вес дома, который будет удерживаться свайным основанием.

Как выглядят винтовые оцинкованные сваи, можно увидеть в данной статье.

Содержание

1 Количественное соотношение
2 Расчет осадки
3 Подсчёт ростверка
4 Подсчёт цоколя и межэтажных перекрытий

Количественное соотношение

Расстояние между ними зависит от типа постройки:

деревянные дома – между сваями расстояние составляет 3 м;
из газобетона, пеноблока – не больше 2 м;
для легких оградительных конструкций – 3-3,5 м;
если имеет место ветровая нагрузка, то расстояние будет составлять 2,5 м.

Процесс расчета необходимого количества свай ведется по следующему плану:

Каковы размеры фундамента под дом из газобетона, можно узнать из статьи.

Составит план будущего основания и первого этажа дома.
Вначале сваи стоит расположить по всем углам дома.
Затем расположение свай должно вестись в тех участках, где имеются стыки наружных и внутренних стен.
Между сваями, которые уже были расположены, стоит обозначить положение свай под внутренними и внешними стенами.
Оставшееся внутренне пространство стоит заполнить сваями таким образом, чтобы между близко сосредоточенными элементами был промежуток 2 или 3 м.
На том участке, где вы будет устанавливать печь или камин, нужно расположить не меньше 2 свай, здесь все зависит от размеров отопительного оборудования.
Когда в доме будет предусмотрена терраса, крыльцо, то нужно отметить участки монтажа свай по аналогичном принципу.
После того, как вы установи все элементы, осталось просто подсчитать их количество.

Какова несущая способность винтовых свай, можно узнать из данной статьи.

На видео – расчет количества свай для свайного фундамента:

Расчет осадки

Определить осадку для представленного типа основания возможно, если создать условный фундамент – АБСД. Для этого используется величина угла а, которая определяется по следующей формуле:

φ_ср – среднее значение угла внутреннего трения слоев почвы, которых пересекает ствол сваи.
α – угол рассеивания напряжений относительно длине ствола свайного элемента.

Какова стоимость раствора для фундамента, указано в статье.

После того, как вы определили угол а, необходимо определить длину условного основания АБСД:

Давление можно определить с учетом подошвы условного основания. Для этого нужно использовать следующую формулу:

Расчётное сопротивление почвы основания для условного фундамента:

Следите, чтобы условие Русл ≤ Rусл. фун обязательно удовлетворялось. После такого расчета нужно выполнить построение эпюры для условного основания, а затем определить процент его усадки. Для этих целей вам придется воспользоваться методом послойного суммирования, в ходе которого вы сможете определить условную границу сжимаемой толщины.

Как происходит устройство винтовых свай, указано в статье.

Подсчёт ростверка

Ростверки – это элементы, которые относятся к составным частям свайного основания. Благодаря им удается объединить головой свай. Кроме этого, ростверки позволяют передать нагрузку от надземной части дома через сваи на фундамент.

Перед тем как производить расчет ростверка, необходимо знать количество свай. Именно они и будут зависеть от нагрузок, которое будет воспринимать на себе дом.

Как сделать фундамент из блоков 20х20х40 своими руками, указано в статье.

К самым оптимальных характеристикам возводимого столба можно отнести:

пространство между сваями – около 1. 2 м;
глубина залегания одного свайного элемента – 1.5-2 м;
выступ изделия над поверхностью почвы – 0.2-0.3 м.

Если вы решили выполнить обустройство свайного оснвоание с монолитным ростверком, то его надежность напрямую связана с характеристикой ленты. Для нее должны соблюдаться максимальные показатели прочности крепости, чтобы дом не проседал и не трескался.

Высота ростверка должен быть не меньше 20 мм, а ширина принимается аналогичной высоте цоколя дома. Если цоколь отсутствует, то ширина должна быть аналогична внешней стене, но быть не больше 40 см.

Какие бывают минусы и плюсы фундамента на винтовых сваях, указано в статье.

Между землей и лентой должен быть зазор, который составит 10-15 см. для заливки 1 м3 ленты, вам нужно будет подготовить такие материалы:

проволока для армирования – 8-10 м;
щебень с размерами зерен до 2 см – 0.6 м3;
вяжущий компонент М-400 – 0.3 тонны;
заполнить – 0.6 кубов.

Когда все представленные рекомендации были соблюдены, то свайный фундамент с ростверком должен обладать высокой степенью надежностью и длительным сроком эксплуатации.

На видео – расчет ростверка свайного фундамента:

Какова технология буронабивных свай с ростверком, указано в статье.

Подсчёт цоколя и межэтажных перекрытий

Имеет 3 вида перекрытий, при этом для каждого из них характеры свои уникальные особенности. Это деревянные, плитные и монолитные конструкции:

Монолитные могут быть задействованы только в полноценном формате. Их стандартный вес составит 500 кг/м2. Этот вариант относится к самым дорогостоящим, ведь они содержат большое количество цемента, ПГС и арматуры. Чтобы выполнить монтаж монолитного перекрытия, нужно будет задействовать опалубку. Кроме этого, для установки таких конструкция понадобиться большое количество времени. Несмотря на такие характерные недостатки, монолитные перекрытия сегодня пользуются большим спросом, ведь для них характерны такие свойства, как высокая прочность и длительный срок использования.
Деревянные с легкой теплоизоляцией обладают массой 130 кг/м2. Такая конструкция не очень часто применяется при обустройстве цоколя, так как в этом случае трудно добиться качественной теплоизоляции пола.
Деревянные с тяжелой теплоизоляцией имеют вес 270 кг/м2. Для создания такой конструкции применяют качественное дерево и серьезный утеплитель. Этот вид перекрытий пользуется широкой популярностью в районах, где имеет место суровый климат.
Железобетонные изделия обладают очень большим весом – 400 кг/м2. Несмотря на это монтаж таких плит осуществляется просто и недолго. Главными преимуществами железобетонных изделий остаются длительный срок службы, неприхотливость.

Как рассчитать количество бетона для ленточного фундамента, можно узнать из статьи.

На видео – расчет осадки свайного фундамента:

Свайный фундамент – это на сегодняшний день очень востребованный вариант основания. Для него характерны такие качества как прочность, надежность, продолжительный срок службы. Но для достижения всех этих качеств необходимо выполнить правильный расчет всех конструктивных элементов. Выполнить это не так и сложно, если точно придерживаться составленного плана.

Из данной статьи можно узнать, каким должен быть фундамент для двухэтажного дома.

Чтобы все шло по плану, необходимо вначале составить проект будущей конструкции, провести все расчеты, закупить необходимые материалы, а только потом переходить к процессу строительства.

Расчет количества свай при строительстве свайного фундамента

Любая стройка начинается с обустройства фундамента, и неважно – возводится жилой дом или баня. Для того чтобы основание получилось надежным и прослужило, не теряя своего качества и не приводя к порче построек, долгие годы, рассчитано оно должно быть правильно. Если с популярным ленточным фундаментом все достаточно просто, то вот рассчитать количество свай в свайном фундаменте заметно сложнее.

Для тех, кто заказывает проведение всех строительных работ профессионалам, это дело не доставляет трудностей, так как все будет сделано специалистами. Те же, кто планирует провести все работы самостоятельно, должны будут производить все расчеты своими силами. Хорошую помощь в этом деле может оказать онлайн калькулятор расчета свайного фундамента, который очень легко найти в интернете.

Когда используют свайный фундамент?

Перед тем как приступать к расчетам свайного фундамента, самостоятельно или при помощи калькулятора, стоит ознакомиться с областями применения основания такого типа и определиться, нужно ли оно для конкретной постройки, или можно обойтись другим.

На сегодняшний день свайный фундамент устанавливают в следующих случаях:

• на сыпучих, песчаных грунтах;
• на торфяниках и неустойчивых грунтах;
• на грунтах с повышенной влажностью.

С учетом этого на свайном основании возводится достаточно много загородных построек, так как часто земельные участки оказываются малопригодными для капитального строительства. Иногда свайный фундамент является единственным вариантом основания для постройки.

Последствия неправильного подсчета

При самостоятельных работах важно не только верно рассчитать количество свай в свайном фундаменте, но и их длину, и диаметр, а также расстояние между ними. Если на этом этапе будут допущены ошибки, последствия окажутся очень серьезными.

Все неточности в расчете приводят к ненадежности основания. Как правило, совершаются следующие ошибки:

• малое количество свай – не дает надежной основы для строения, и возможно его быстрое разрушение;
• недостаточная длина свай – приводит к ненадежности фундамента и его проседанию, так как вес строения давит не на прочные слои грунта, а на рыхлую почву непригодную для строительства;
• малый диаметр свай – не придает фундаменту требуемую несущую способность;
• неверный шаг между сваями – делает фундамент неустойчивым и недолговечным

Все перечисленные выше случаи рано или поздно приводят к порче сооружения. С учетом этого подходить к расчету требуется с особой тщательностью. Для тех, кто все делает самостоятельно, воспользоваться онлайн калькулятором расчета свайного фундамента просто необходимо.

Особенности расчета

Для произведения правильного расчета количества свай свайного или свайно-винтового фундамента и их технических характеристик требуется знать правила всего процесса. Без этого надеяться на хороший результат не стоит, поскольку даже самая незначительная ошибка приведет к постройке ненадежного основания.

Начинать расчеты стоит с определения оптимального диаметра свай. В зависимости от типа постройки он может изменяться от 57 до 108 миллиметров. Если диаметр их будет определен не верно, то фундамент просто не выдержит стоящего на нем сооружения. Наименьший диаметр свай применяют для совсем легких построек, таких как забор из сетки или штакетника. Они дают достаточно прочное основание, но при этом способны выдерживать лишь малый вес. Цена их наименьшая среди всех свай.

По мере увеличения диаметра возрастает и несущая способность свай. Таким образом, имеющие максимальный диаметр в 108 миллиметров они способны выдерживать постройки из бревна или газобетона, имеющие два этажа. Так, проведя при помощи онлайн калькулятора расчеты свайно-винтового фундамента, можно не сомневаться при выборе диаметра.

Не менее важна и длина свай, которую так же следует определить верно. Для этого определяют плотность грунта и глубину залегания прочных пластов. Как правило, с этой целью требуется проведение пробного бурения. Нельзя забывать и о неровностях на строительной площадке.

Шаг между сваями рассчитывается в зависимости от типа постройки. Так, для деревянных домов он составляет примерно три метра, а для пенобетонных не должен превышать двух метров.

Общее количество свай рассчитывают, исходя из того, что они непременно должны располагаться под всеми углами постройки и на стыках как наружных, так и внутренних несущих стен. Кроме этого, между ними устанавливаются сваи с соблюдением оптимального шага.

Используя качественный онлайн калькулятор для свайного фундамента, можно произвести все расчеты максимально точно и быстро и избежать неприятных ошибок, приводящих впоследствии к порче всей постройки. Тем же, кто возводит более сложный свайно-ленточный фундамент, также стоит обратиться к специальному калькулятору для его расчета.

Точные расчеты требуются на всех этапах строительства. Сейчас, когда компьютерные технологии и интернет все чаще приходят на помощь при строительных работах, калькуляторы расчета свайных и свайно-винтовых фундаментов оказывают огромную помощь в сложных для непрофессионала расчетах основания постройки. Пренебрегать ими, конечно же, не следует, ведь намного проще и материально выгоднее не допускать ошибок, чем исправлять их.

Сейчас каждый сможет найти для себя максимально удобный калькулятор из множества предлагаемых вариантов. Этот удобный и, как правило, бесплатный помощник для строителя-любителя, без сомнения, будет оценен по достоинству.

как провести расчет количества свай

Содержание

1 Свайный фундамент: расчет количества свай
2 Вес сооружения
3 Упрощенный вариант расчета
4 Выбор и порядок установки опоры
- 4.1 Читайте также…

Планируя построить свайный фундамент, расчет количества свай в данном случае является просто необходимым процессом. Ведь именно от этого будет зависеть не только точность самого основания, но и экономия средств (например, чтобы не приобрести лишнего).

Кстати, если участок, отведенный под застройку, отличается неустойчивым и пучинистым грунтом, лучшим выбором для долговечного дома станет именно основание на металлических опорах (более подробно с самом фундаменте здесь).

Свайный фундамент: расчет количества свай

Чтобы основание дома получилось надежным, необходимо произвести правильный расчет свайного фундамента. Он заключается в определении количества опор по формуле:

В = (Мд *Кг )/ Рсв

где В – количество свай,

Мд – масса дома,

Кг – несущая способность грунта,

Рсв – номинальная нагрузка одной опоры.

Сами сваи под фундамент классифицируют на винтовые и буронабивные варианты. Нагрузка, на которую рассчитана 1 опора, разнится для разных видов свай в зависимости от их габаритных размеров и способа монтажа. В основном эта информация содержится в сопроводительной технической документации на изделие.

Величина коэффициента сопротивления грунта выводится на основании его геохимического анализа. На основании проведенных замеров специалисты делают вывод о качественном составе почвы, степени подвижности слоя, глубины залегания грунтовых вод и т.д. Чем ниже показатель устойчивости, тем больше понадобится свай, и тем меньше будет расстояние между ними.

Вес сооружения

Нагрузка дома на грунт складывается из веса его составных частей. Математически это определяется выражением:

М д = ( М ст + М пер + М кр + М ф)* Кэ

где М ст – масса стен,

М пер – перекрытий,

М кр – крыши,

М ф – фундамента,

К э – эксплуатационный коэффициент сооружения.

Что при этом нужно учесть:

Стены.

Чтобы определить нагрузку стен, нужно просуммировать вес материала с массой раствора (или иной связующей субстанции) и отделки.

Технология строительства из многих материалов предусматривает обязательную гидроизоляцию, утепление, монтаж вентилируемого фасада, что в совокупности увеличивает нагрузку на грунт.

Перекрытия.

Масса перекрытий включает вес балок, теплоизоляцию стен, пола и потолка, плит. Находится в прямой зависимости от материала перекрытия.

Армированные монолиты из бетона в строительстве дома на свайном фундаменте практически не используются. Оптимальный выбор перекрытий – деревянный брус. При высокой несущей способности грунта допускается применение и железобетонных плит.

Кровля.

Цементно-песчаная черепица обычно используется в качестве кровельного материала на строениях из кирпича и другого тяжелого материала. Для дома на свайном фундаменте рекомендуются более легкие варианты, такие как ондулин, металлочерепица, шифер, оцинкованный металл и битумная черепица.

При строительстве дома на сваях учитывается вес не только крыши, но и осадков. Вес кровли со снеговой нагрузкой рассчитывают, исходя из максимального количества осадков на 1 кв.м. площади.

Кстати, «Коэффициент снежного покрова» указан в СНиП «Строительная климатология» и определяется нормой осадков для региона, где идет строительство.

От угла наклона скатов крыши зависит, как быстро будет сползать с крыши снег и стекать вода, снижая нагрузку на стены.

Основание.

Монтаж свай под фундамент подразумевает их соединение между собой в единую конструкцию посредством ростверка (что это такое, можете просмотреть здесь). Под опоры нужно вырыть небольшие углубления для цементно-песчаной подушки. Получается как бы фундамент под свайный фундамент.

Затем на сваи устанавливается рычаг, посредством которого опора с резьбой ввинчивается в землю. Установленная свая армируется и заливается цементобетонным раствором.

Когда бетон застынет и наберет необходимый запас прочности, все сваи нужно обрезать точно по уровню и соединить между собой в единую конструкцию при помощи ростверка.

Если нет возможности осуществить взвешивание составляющих, расчет свайного фундамента можно произвести, зная удельной вес стройматериалов:

М = Р уд * В

где Р уд – справочное значение удельного веса выбранного материала,

В – количество материала.

Кстати, учитывайте и поправочный коэффициент. Для запаса прочности рекомендуется увеличить полученное расчетное значение нагрузки дома на 30%.

Это делается для поправки на величину эксплуатационной нагрузки, то есть массы дома с мебелью, сантехникой и внутридомовыми коммуникациями. Сделать точный расчет массы всех вещей невозможно. По сравнению с весом дома она малозначительна, поэтому точным значением в строительных расчетах пренебрегают.

Упрощенный вариант расчета

Количество свай для фундамента можно рассчитать приблизительно. Алгоритм действий следующий.

На чертеже будущего дома делается разметка мест расположения свай по периметру и под несущими стенами.

Расстояние между сваями берется из справочника. Например, для строения из газобетона опоры располагаются на расстоянии не более 2 м друг от друга, для домов из бруса, бревен и каркасно-щитовых сооружений – 3 м.

Места для свай распределяются на чертеже с учетом его масштаба, а затем считают, сколько получилось.

Для запаса прочности можно немного уменьшить расстояние между сваями.

Выбор и порядок установки опоры

Сваи под фундамент по способу установки классифицируют на винтовые и буронабивные. Вторые рассчитаны на многоэтажное строение, и при возведении частных построек практически не используются. Обусловлено это необходимостью использования для установки таких опор специальной техники – бура.

Сваи винтовые для фундамента, хоть и характеризуются меньшей, номинальной нагрузкой, применяются чаще. Их установку и монтаж ростверка можно произвести вручную без привлечения спецсредств.

Монтаж свай осуществляется по периметру дома и под будущими несущими стенами. Ширина простенка не должна превышать 15 см, иначе понадобится дополнительно увеличивать площадь опоры каждой сваи.

При большой нагрузке дома на грунт и высоком показателе «плывучести» последнего, рекомендуется увеличить расчетное количество свай еще на 30%. Расстояние между опорами, соответственно, уменьшается.

Свайный фундамент рекомендуется использовать не только на плывучем грунте, но и на твердом. Подходит такой тип основания и для ландшафта со значительными перепадами уровня. Помните и то, что при установке фундамента на сваях можно сэкономить на производстве земляных работ.

Расчет количества свай для свайного фундамента, чертеж, технология устройства, что это такое, как рассчитать материалы из железобетона

Выбор основания зависит от места строительства, результатов проведения различных видов изысканий, вида возводимой постройки и ее предназначения, ряда других факторов. В этой статье рассмотрим, что такое свайный фундамент под дом, как производят расчет материалов для работ и какое программное обеспечение применяют для проектирования.

Основания такого типа равномерно делят нагрузку на почву. При грамотном устройстве трещины и неравномерная усадка отсутствуют. Их применяют на местности с подвижными грунтами – основные элементы выдерживают вес строения, укрепляют почву, минимизируя ее смещение.

Классификация

Существует несколько видов фундамента, отличающихся по типу применяемых опор:

Из винтовых – применяются для строительства малоэтажных зданий на грунтах с наличием подземных вод на глубине более 3-х метров от поверхности. Это металлическая труба с буром. Расчет фундамента на сваях такого типа проводят с учетом характеристик материала опоры. Это единственный тип подобного основания, который можно обустроить без использования спецтехники. Однако нужно помнить, что металл при долгом контакте с грунтом поражается коррозией и теряет конструктивные свойства.
Из железобетонных – обладают способностью выдерживать длительные и усиленные нагрузки без деформации несущих составляющих опор. Прочность подбирают под конкретную постройку индивидуально, применяя бетон и арматуру разных классов и марок.
Из буронабивных – хорошо зарекомендовали себя при вертикально и горизонтально направленных воздействиях. Применяют для строительства зданий с количеством этажей более трех. Для малоэтажных строений этот тип устройства фундамента экономически невыгоден – он предполагает привлечение нескольких единиц спецтехники, большие затраты на материалы и подготовительные работы.

Перед тем как рассчитать свайный фундамент под дом, проводят комплекс проектно-изыскательных работ. На базе полученных результатов разрабатывают проектную документацию, чтобы максимально обеспечить прочность будущего основания и конструкции. Для этих целей идеально подходит программа Geonium от ZWSOFT. В софт можно внести все результаты изысканий, они автоматизировано сводятся в таблицы и документацию. Утилита может быть установлена на базовый САПР – ZWCAD профессиональной версии.

Общие сведения о технологии

Расчет количества винтовых свай для свайного фундамента проводят с учетом предельных состояний по группам.

К 1-й относят:

несущую способность грунта;
основания при наличии сильных нагрузок;
прочность материалов свай и ростверков (верхней части опор, распределяющей вес).

Во 2-ю входят:

смещения, повороты при горизонтальном давлении;
осадки оснований при воздействии вертикальных взаимодействий;
возможность образования трещин, деформации в ж/б конструкциях.

Проектирование такого типа фундамента разрабатывают на базе законодательных и нормативных актов:

СНиП 2.03. 01. «Конструкции из бетона и железобетона».
СНиП 2.17.77 «Свайные фундаменты».

Выполнения установленных в этих документах требований обязательно.

Перед тем как воспользоваться услугами строительной компании, можно самостоятельно провести расчет свайно-винтового фундамента онлайн. Результат может быть неточным. Рекомендуем обратиться к профессионалам. Они используют специализированное ПО для проведения вычислений и проектирования. Популярные программы:

AutoCAD.
ZWCAD – по функциям является аналогом более дорогостоящего ACAD.
Модули, надстройки – СПДС Железобетон, СПДС Стройплощадка и другие.

Использование подобных технологий позволяет точно разработать модель будущего фундамента, предотвращая возможные разрушения конструкции.

Преимущества технологии

Выбор фундамента из железобетонных свай рассматривают, исходя из целей и задач будущего строительства. В сравнении с другими типами оснований они имеют достоинства:

высокая устойчивость к силовым нагрузкам как продольного, так и поперечного направления;
долговечность обусловлена включением металлических конструкций и высокого качества бетона;
большой запас прочности дает возможность застройщику изменять постройку путем добавления еще одного этажа;
надежность.

Такая разновидность опоры пригодна для строительства зданий высотой 9 и выше этажей, сооружений с повышенными требованиями к эксплуатации.

Причина надежности свайного фундамента обусловлена особенностями свай, к которым приварены лопасти. Они уплотняют почву и создают прочную опору.

VetCAD++ для ZWCAD

Набор утилит, созданных для автоматизации выполнения и оформления строительной документации в ZWCAD

6 000 ₽

Недостатки технологии

Несмотря на достоинства, этот вид фундамента все же имеет ряд минусов:

Для монтажа необходимо использовать спецтехнику.
Установка свай требует применения специальных молотов, которые вызывают сильное продольное колебание грунта и может нанести ущерб окружающим постройкам.
Для свободного маневрирования специальной строительной техники необходима довольно большая территория.

Несмотря на все свои недостатки, свайная основа из железобетона – это лучшее решение для строительства загородного коттеджа из-за своей прочности и долговечности.

Что нужно учесть при проектировании

При разработке проекта свайного фундамента под здания следует особое внимание уделить его максимальной долговечности, так как это основание достаточно дорогостоящее.

Срок службы сооружений (класс ответственности), согласно строительным нормам, делится на 4 группы:

временные постройки с возможностью эксплуатации до 20 лет;
дома высотностью до 5 этажей – 20-50 лет;
здания выше 9 этажей – до 50-100 лет;
группы общественных строений – более 100 лет.

Грамотно спроектированное основание продлит эксплуатацию постройки на длительное время. Для этого специалисты используют программное обеспечение, позволяющее сократить затраты времени и труда.

Исходные данные

Фундамент из свай проектируется строго в соответствии с нормами, установленными действующим законодательством, что указано в документации – СНиП, СП.

Инженерно-геологические и гидрологические исследования должны предоставить данные о:

наличии слабых или неустойчивых грунтов, при этом указываются механические и физические (пористость, плотность, удельная влажность) характеристики.
положении и химическом составе подземных вод;
глубине промерзания почвы.

Данные о здании или сооружении должны содержать сведения о:

этажности;
наличии или отсутствии подвального помещения;
конструктивных особенностей, материала строительства;
классе ответственности;
предельно допустимых показателях и возможность изменения постройки к осадке.

Сведения о нагрузках на фундамент:

постоянные;
временные, которые также делят на: длительные, кратковременные (нагрузка от снега, льда, крана, гололеда, температуры) и особые (сейсмические).

Когда производят расчет, эти факторы объединяют:

В результате полученных данных начинают разработку проектной документации и изготавливают чертеж свайного фундамента.

Особенности проектирования фундаментов на железобетонных забивных сваях

Устройство такого типа постройки начинают с проведения исследований:

После получения результатов изысканий приступают к проектированию, имея информацию о типе породы, глубине залегания подземных вод, отметке промерзания почвы в местности, где расположен объект строительства.

Осуществление этих работ имеет свои нюансы, поэтому нужно придерживаться правил:

специалисты выкапывают или бурят шурф для исследований на глубину 2,5 метра и более;
мероприятия проводят весной при максимальном поднятии уровня грунтовых вод;
берут несколько отдельных проб породы для представления о ее составе в комплексе;
в случае обнаружения на участке слишком высокого УГВ, при проектировании закладывают меры по защите фундамента от деформационного воздействия влаги.

На этой стадии определяют:

необходимые материалы;
вид свайных конструкций с его техническими характеристиками;
несущую способность каждой опоры отдельно и общего поля.

Существует 2 способа, как рассчитать количество свай для свайно-винтового фундамента на дом из железобетона:

На онлайн-калькуляторе – для этого нужно иметь необходимые данные и просто ввести их в предложенную форму.
На месте – цифры могут быть не такими точными, как в предыдущем пункте, однако, это легко сделать самостоятельно.

Для вычислений нужно иметь данные:

тип, плотность грунта;
результаты анализа природного рельефа;
определенное расстояние, где залегают более плотные грунты.

Для расчета необходимого количества опорных элементов нужно сосчитать углы, стыки внешних стен, соединенные с несущими перегородками. Именно здесь должны располагаться сваи – по периметру здания, с шагом не больше 3-х метров.

Подготовка площадки для строительства

После того как проект будущего объекта готов, начинают организационный этап. Размечают границы участка таким образом, чтобы со всех сторон от планируемого основания было еще минимум 2 метра. Далее проводят работы:

срезают дерн (весь растительный покров) глубиной 15-20 см;
убирают камни, мусор, корни;
при наличии глинистого слоя, засыпают всю площадь подушкой, состоящей из песка и гравия;
максимально выравнивают поверхность – удаляют холмы, засыпают впадины, результат проверяют уровнем.

Это важные действия, так как это влияет на прочность и безопасность будущего объекта.

Этапы возведения свайного фундамента – как рассчитать сваи под дом и начать строительство

Различают два типа таких оснований – наливные и винтовые. Их отличает устройство свайного основания:

первые делают непосредственно на строительной площадке – стальная сетка заливается бетоном;
вторые – представляют собой трубы, на заостренном конце которых приварены лопасти. Это более простая и менее затратная технология использования винтовых свай для фундамента.

При его устройстве необходимо соблюдать следующие этапы:

Разметка. Наносится путем рытья лопатой небольших углублений согласно чертежу.
Установка свай. Справиться с этим этапом можно самостоятельно силами двоих человек. Специальный прут монтируют в предназначенные для этого пазы. Когда вкручены все элементы, внутрь полости заливают раствор бетона. Этот материал обеспечивает фундаменту дополнительную целостность, надежность и устойчивость. Для дальнейшего крепления ростверка к сваям сверху приваривают горизонтальные швеллера. Расчет количества винтовых свай для свайного фундамента производится индивидуально для каждого здания или сооружения.
Последний этап – монтаж ростверка: его петли привариваются к опорам, затем все стыки замазываются раствором бетона.

Грамотное проектирование даст гарантию надежности будущей постройки.

Пример программного обеспечения для создания проекта

Проведение расчетов проводится в полевых условиях и при камеральной обработке результатов. Разработкой проекта объекта строительства должны заниматься только подрядные организации с лицензией на конкретный вид деятельности. Уровень квалификации и опыт работы специалистов – важная составляющая в этой сфере. Ошибка в проекте влечет за собой деформацию, нарушение целостности конструкции.

Профессионалы используют компьютерные программы, разработанные для осуществления максимально точных вычислений. Использование новейших технологий в проектировании устройства свайного фундамента и оснований снижает ресурсные затраты, экономят время, а также существенно снижают риск влияния человеческого фактора.

Компания ZWSOFT реализует серию специализированных программ, разработанных для инженеров, геологов, геодезистов, конструкторов и специалистов других областей. Цена лояльна для индивидуального приобретения и для крупных строительных компаний. Пользователь может выбрать базовый софт и приложения к нему.

В основном наши клиенты используют ПО ZWCAD.

Вместе с ними выбирают дополнения:

СПДС Железобетон – пакет программ, помогающих автоматизировать оформление двухмерных схем с маркировкой КЖИ, КЖ. Дополнение применимо вместе с надстройкой СПДС GraphiCS к ACAD/ZWCAD. Библиотека включает параметрические объекты арматурных изделий и элементов, благодаря чему пользователь получает динамические таблицы спецификаций конструкций и ведомости по движению металла.
VetCAD++ для ZWCAD является модулем, увеличивающим функционал САПРа. Имеет обширную пополняемую библиотеку свай, фундаментных балок и прочих элементов. VetCAD++существенно облегчает процесс заполнения документации по строительству. Позволяет изменять уже готовый образец, дополняя его новыми параметрами. Удобство для специалиста заключается в автоматизации рабочего процесса и в широкой доступности его применения.

Используйте предложенные программы для решения сложных задач!

или присоединяйтесь к нашей группе в соцсети

Проектирование вентиляционных систем

Проектирование в ZWCAD за минуту. Команды на L

Проектирование ангара из металлоконструкций: основы и правила при разработке проекта

Проектирование и расчет железобетонных и металлических мостов, создание 3D моделей

Расчет свайного фундамента.

Калькулятор онлайн

Содержание

Виды фундаментов с ростверком
Что собой представляют винтовые сваи
Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки
Как закладывать фундамент на основе расчётов
Примеры расчётов
- Пример один
- Пример два
- Пример три
Итоги

Расчёт свайного фундамента — это очень важный этап создания проекта будущего дома. Если допустить хотя бы малейшую ошибку срок эксплуатации строения уменьшится на двадцать лет в лучшем случае. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти ещё при строительстве.

Если на территории застройки присутствуют неустойчивые грунты, на которых присутствует повышенная влажность, или же какие-либо сложные рельефы, то в таком случае единственно оптимальным выходом будет грамотный расчет свайного фундамента. Основным преимуществом данной конструкции является предельно высокая надежность закрепления даже в относительно слабых грунтах благодаря тому, что опоры погружаются на достаточно большую глубину. Такие конструкции отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, а для их реализации требуется не такое большое количество бетона, но при этом вы должны понимать, что процесс их расчета и возведения является достаточно трудоемким.

Причин для проведения расчёта свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция обладает большой устойчивостью. Во-вторых, вбивание свай обходится значительно дешевле, нежели, возведение ленточной или плиточной конструкции. В-третьих, при малой несущей способности грунта — свайный фундамент единственно возможный вариант.

Если участок обладает малой несущей способностью, то сделав правильный расчёт, свайного фундамента вам не придётся рыть глубоких траншей, чтобы сделать надёжное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формулы расчёта при использовании таких материалов значительно усложняются.

Виды фундаментов с ростверком

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, с помощью которой объединяются в одно целое оголовки свай, и именно ростверк представляет собой опору для будущего здания. Объединение ростверка и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или же путем стандартной заливки бетоном.

По способу монтажа ростверки могут подразделяться на несколько категорий:

Ленточные – объединяются только соседние сваи;
Плиточные – связывается каждый отдельный оголовок.

По типу материалов:

Из бетона с арматурой. Под несущие стены осуществляется монтаж свай, а на глубину и ширину ростверка прорываются траншеи небольшой глубины;
Подвесной бетонный. Является аналогичным предыдущему варианту, однако отличительной особенностью такого фундамента является то, что бетонная лента не соприкасается с грунтом, а устройство компенсационного зазора при этом предоставляет возможность предотвратить разрыв опор при возникновении значительного колебания грунта;
Железобетонные. Изготовление такого фундамента предусматривает использование двутавра или же широкого металлического швеллера, при этом под несущие стены монтируется швеллер 30, в то время как остальные опоры связываются при помощи швеллера 15-20;
Из дерева. Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
Комбинированный. Здесь используются не только металлические несущие элементы, но и бетон.

Что собой представляют винтовые сваи

Чтобы провести правильный расчёт свайного фундамента необходимо как можно больше узнать об основном материале. Это позволит максимально точно составить проект, основываясь на характеристиках свайных конструктов, а также их свойствах.

Все сваи сверху объединяются ростверком. Его можно сделать как из деревянных, так и из металлических балок. Также можно взять сплошную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкты для расчёта фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении непосредственно на месте строительства их основание лучше всего делать плоским.

Чтобы сделать правильный расчёт свайного фундамента знать только площадь конструкции недостаточно. Необходимо учитывать силу трения, что возникает между боковой поверхностью стержня и землёй.

Раньше винтовые сваи часто применяли военные инженеры при постройке фортификационных сооружений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать повышенные нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкты до сих пор незаменимы при создании мостов и переправ.

Основная часть сваи — это ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. Конец в форме острого конуса. На него приваривается лопасть. Это позволяет максимально быстро и эффективно вворачивать свайные конструкты в грунт.

Некоторые сваи идут без оголовка. В таком случае в конце ствола есть отверстие. В него заводится рычаг, который позволяет вращать сваю с нужной скоростью. Эта особенность даёт возможность при необходимости удлинить ствол. Данная опция крайне необходима, когда работы проводятся на нестабильных грунтах.

К преимуществам свайных конструктов можно причислить:

Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
Когда сваи вворачиваются, не образуется ударная нагрузка. Благодаря этой особенности свайные фундаменты можно строить даже в местах плотной застройки, не опасаясь за сохранность ближайших домов.
Как только будут установлены винтовые элементы сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
Возможность перепланировки. Ни один другой вид фундамента не даёт столько простора для изменений конструкции, как свайный. При необходимости стальной болт можно выкрутить и ввинтить в другое место.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента можно провести максимально точные расчёты, усчитав все особенности конструкции.

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Расчет свайно-винтового фундамента с ростверком включает в себя большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубина заложения свай, которая зависит от вида и сложности грунта. В первую очередь, нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в вашем регионе проживания, после чего отмерить ниже 20-25 см – это и будет глубина заложения свай.

После того, как будут проведены изыскательные работы, нужно будет определить уровень расположения грунтовых вод, а также возможность его колебания в разные сезоны и качественную характеристику грунта на участке. Лучше всего, если проектированием свайного фундамента, а также его обустройством будет заниматься квалифицированный специалист.

Осуществляя расчет количества винтовых свай для фундамента в каждом отдельном случае, следует брать в расчет следующие характеристики:

Насколько прочный используется материал и ростверк;
Какая присутствует несущая способность у грунта, учитывая также уплотнение в процессе установки опоры;
Если присутствуют значительные перепады рельефа, то в таком случае определяется и учитывается также несущая способность основания опоры;
Насколько будут усаживаться сваи под воздействием вертикальной нагрузки;
Какой вес имеет строение с внутренним содержанием;
Какие присутствуют сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Помимо этого, в обязательном порядке нужно учитывать осадку свайного фундамента. Свайный фундамент должен делаться в соответствии с рабочим планом, поэтому лучше всего, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет, а также последующее проектирование свайного фундамента осуществляется только после того, как будут закончены все изыскательные работы на территории, которые проводит квалифицированный специалист.

Данные для вычислительных формул в данном случае будут выбираться в зависимости от качества почвы и ее типа. Стоит отметить, что расчет свайного фундамента по усадке и деформации обуславливает необходимость в максимально возможной точности выходных показателей.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Важно! Необходимо делать расчёт таким образом, чтобы свайные конструкты углублялись в несущий слой не менее чем на половину метра.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
Вворачиваются оставшиеся сваи.
Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Примеры расчётов

Расчёт прочности одного элемента позволяет определить, сколько, в общем, понадобится свай для фундамента. В качестве константы возьмём расстояние между столбами в два метра. Мало того, согласно современным архитектурным веяниям опоры должны иметь общий ростверк.

Пример один

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Расчётная масса здания сто тонн. В формуле расчёта свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмём чаще всего встречающийся показатель в четыре килограмма на сантиметр квадратный.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Показатель силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте обозначается как Fсв. Расчёт параметра проходит по следующей формуле:

(πd2/4)*R

Уточним значения всех переменных:

π — неизменная величина, бесконечное число, которое для простоты математических исчислений принято обозначать как 3,14.
d — диаметр металлического болта (30 см).
R — радиус, в данном случае четыре килограмма.

Сведём всё в одну формулу:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Именно такой вес, в данном грунте сможет выдержать одна свая фундамента. Исходя из этих данных — продолжим расчёт.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для простоты исчислений. Перед тем как провести дальнейший расчёт свайного фундамента необходимо привести показатели к одной метрической системе. Переведём тонны в килограммы и получим значение N (количество опор).

N= 100000/2826=35,4.

Конечно же, тридцать пять с половиной опор никто монтировать не будет. Поэтому округляем в большую сторону. Выходит, для того чтобы построить дом массой в сто тонн на грунтах с несущей способностью в 4 кг/м² нужно не менее 36 опор.

Пример два

Чтобы понять алгоритм расчёта свайного фундамента закрепим материал и немного изменим базовые показатели. Расширим основание до 50 сантиметров. Это позволит увеличить практичность всей конструкции. Остальные показатели оставим без изменений.

Fсв=1962,5·4=7850 кг

Проведём расчёт свайного фундамента и получим 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно сэкономить на количестве свай, добившись хороших показателей устойчивости конструкции.

Пример три

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите далее, может использоваться как для легких дачных домов, таки для массивных коттеджей, просто в первом случае используются стандартные винтовые сваи, в то время как при постройке коттеджей нужно будет использовать массивные буронабивные сваи, которые могут выдерживать достаточно серьезные нагрузки.

Для упрощения в примере расчет свайного фундамента осуществляется по винтовым опорам. Стоит отметить, что для таких свай небольшого размера в процессе проведения расчетов не берется в учет бокового трения, которое определяется при возведении тяжелых зданий, которые оказывают на сваи значительное воздействие.

В данном случае будет рассматриваться детальный расчет общего количества свай, а также шага их установки для одноэтажного дома, размер которого составляет 7х7 м:

Изначально определяется общая масса расходных материалов. Предположим, что общий вес крыши, бруса и облицовки будет составлять 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
Размер полезной нагрузки составляет 7х7х150=7350;
Величина снеговой нагрузки составляет 7х7х180=8820;
Таким образом, приблизительная масса нагрузки на фундамент будет составлять 27526+7350+8820=43696 кг;
Теперь полученный вес нужно будет умножить на коэффициент надежности 43696х1.1=48065.6 кг;
Допустим предусматривается установка винтовых опор, размер которых составляет 86х250х2500. Для того, чтобы рассчитать их количество, нужно будет полученную сумму общей нагрузки распределить на ту нагрузку, которая прилагается на каждую сваю. 48065.6/2000=24.03, округляем полученное количество до 24, и получаем точное число нужного нам количества свай;
Для того, чтобы установить 24 опоры, нужно будет использовать шаг установки 1.2 метра. Для формирования половых лаг нужно будет использовать еще две дополнительные сваи, которые уже будут располагаться непосредственно внутри дома.

Таким образом, по вышеприведенной технологи вы сможете рассчитать нужное вам количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы сможете посмотреть, как осуществляется расчет свайного фундамента специалистами:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

Строим дом из пеноблоков своими руками
Плавающий фундамент
Опалубка для фундамента своими руками
Фундамент под печь в баню

Исследование несущих характеристик нового фундамента из группы свай для морской ветряной турбины

Список журналов
ScientificWorldJournal
v.2014; 2014
PMC4163313

Журнал ScientificWorld. 2014; 2014: 394104.

Опубликовано онлайн 2014 августа 28. DOI: 10.1155/2014/394104

, ^{, ^{^*, ^и}}

Авторская информация Примечания Copyrair и лицензия отреал. высотные сооружения, они передают на свои фундаменты большие горизонтальные нагрузки и моменты. Одним из ключей к проектированию фундамента является определение чувствительности и законов, влияющих на его несущую способность. В этом исследовании эта процедура была проведена для нового высотного фундамента из группы свай, адаптированного к нагрузочным характеристикам морских ветряных турбин. Чувствительность влиятельных факторов, влияющих на свойства подшипника, определяли с помощью ортогонального теста. С помощью комбинации численного моделирования и модельных испытаний было определено влияние угла наклона, длины, диаметра и количества боковых свай на вертикальную несущую способность, горизонтальную несущую способность и несущую способность на изгиб. Результаты показывают, что увеличение угла наклона боковых свай увеличивает вертикальную несущую способность, горизонтальную несущую способность и несущую способность на изгиб. Увеличение длины боковых свай увеличит несущую способность по вертикали и изгибу. Когда длина боковых ворсов близка к центральному ворсу, увеличение становится более заметным. Наконец, увеличение количества свай увеличит горизонтальную несущую способность; однако скорость роста невелика из-за группового эффекта стопки.

Оффшорная ветровая энергия, стабильная и устойчивая, представляет собой новый вид энергоресурсов. Этот ресурс может генерировать большое количество энергии и не требует поддержки земельных ресурсов. Кроме того, в последние годы несколько стран отдают предпочтение энергии ветра [1]. Среди факторов, обеспечивающих безопасную и стабильную работу морских ветряных турбин, первостепенное значение имеет фундамент. В настоящее время типы фундаментов, используемых для морских ветряных турбин, включают одинарную сваю большого диаметра, группу свай, треногу, кожух, гравитационное основание, ковш и плавающий. Оффшорная ветряная электростанция Donghai Bridge является первой крупномасштабной морской ветряной электростанцией в Азии, в которой успешно используется высотный групповой фундамент из насадных свай. Основываясь на больших смещениях вершин свай, вызванных относительно небольшой вертикальной нагрузкой и большой горизонтальной нагрузкой, а также больших моментах, создаваемых горизонтальной силой, которые также трудно контролировать, исследовательская группа морской ветроэнергетики в Тяньцзине В университете разработан новый высотный групповой фундамент из насадных свай. Основание состоит из сваи большого диаметра и нескольких наклонных свай малого диаметра и длины. Наклонные сваи равномерно распределены вокруг сваи большого диаметра; это расположение в полной мере использует сильную вертикальную несущую способность сваи большого диаметра [2] и сильную горизонтальную несущую способность и изгибную способность наклонных свай. Кроме того, основание может использовать грунт, окружающий центральную сваю, для эффективного восприятия нагрузок.

В новом групповом фундаменте высотных свай используются наклонные сваи, которые широко используются в фундаментах мостов, причалов и больших линий электропередач. Несущая способность фундамента стала очень популярной темой исследований. В настоящее время ряд отечественных и зарубежных исследователей изучали осевые и горизонтальные эксплуатационные характеристики наклонных свай. В исследовании осевой несущей способности Meyerhof et al. [3] заметил, что осевая несущая способность сваи увеличивается с увеличением угла наклона путем анализа данных полевых испытаний. Ханна и Нгуен [4] заметили, что осевая несущая способность наклонной сваи уменьшается с увеличением угла наклона, анализируя данные модельных испытаний. Ханна и Афрам [5] считали, что с увеличением угла наклона осевая несущая способность заметно не меняется на основании дальнейшего изучения данных испытаний. Чжэн и др. [6] пришли к выводу, что угол наклона влияет на осадку сваи и режим разрушения фундамента при определенных условиях грунта и состоянии сваи посредством лабораторных модельных испытаний в сочетании с численным моделированием; в исследовании исследователей было определено, что существует пороговое значение воздействия. В исследовании горизонтальной несущей способности Zhang et al. [7] провели мелкомасштабные модельные испытания наклонных свай на центрифуге и рассмотрели влияние угла наклона и относительной плотности песка на горизонтальное сопротивление одиночной наклонной сваи. Результаты показали, что свая с отрицательным наклоном имеет большее горизонтальное сопротивление по сравнению с вертикальной сваей, а свая с положительным наклоном имеет меньшую горизонтальную несущую способность по сравнению с вертикальной сваей. Кавазанджян [8] определил, что наклонная свая имеет преимущество в сопротивлении горизонтальным силам. Обобщая результаты предыдущих исследований, Gerolymos et al. [9] показали, что групповой фундамент с забивной сваей может обеспечить большую горизонтальную жесткость. Юань [10] провел исследование горизонтальной несущей способности, используя лабораторные модельные испытания в сочетании с теоретическим анализом. Юань предположил, что горизонтальная несущая способность сваи с положительным наклоном больше, чем у вертикальной сваи и сваи с отрицательным наклоном; продемонстрировано, что свая с отрицательным наклоном имеет наименьшую грузоподъемность. Вышеописанные результаты дают хорошие рекомендации относительно применения наклонных свай в области оффшорной ветроэнергетики. Однако единых выводов относительно несущей способности наклонной сваи нет.

Для рассматриваемого в данном отчете нового высотного группового фундамента свай автор исследовал влияние различных углов наклона наклонных свай на вертикальную несущую способность, горизонтальную несущую способность и изгибную несущую способность и разработал оптимальную конструкцию для новый высотный свайно-винтовой групповой фундамент. Вертикальная и горизонтальная несущая способность нового высотного свайного фундамента была определена путем лабораторных модельных испытаний. Результаты испытаний были проанализированы с использованием метода численного моделирования с использованием программного обеспечения для анализа методом конечных элементов ABAQUS. Метод численного моделирования обеспечивает основу для фактического проектирования фундаментов морских ветровых электростанций.

2.1. Краткое описание проекта

Фундамент ветряной турбины, в отличие от других обычных структурных фундаментов, должен выдерживать большие моменты. Как указано в , предложенный в данном отчете новый высотный групповой фундамент с оголовком состоит из сваи большого диаметра и нескольких наклонных свай малого диаметра и длины. Наклонные сваи равномерно распределены по контрольному кругу, центр которого расположен в центре цоколя.

Открыть в отдельном окне

Новый тип группы свай.

Предлагается, чтобы вертикальная нагрузка в основном воспринималась центральной сваей, тогда как горизонтальная сила и изгибающий момент в основном воспринимались боковыми сваями за счет сочетания разумного расположения свай, изменения угла наклона и длина свай. Кроме того, сочетание сильной вертикальной несущей способности свай большого диаметра и сильной горизонтальной несущей способности и способности к изгибу наклонных свай позволяет фундаменту контролировать горизонтальное смещение и осадку несоответствия, которые являются результатом действительно большой горизонтальной несущей способности. усилие и изгибающий момент, воспринимаемые фундаментом.

2.2. Анализ чувствительных размеров фундамента

2.2.1. Ортогональный проектный план

Существует несколько факторов, влияющих на несущую способность новой группы свай, таких как свойства грунта, длина сваи, расстояние между сваями, количество свай, а также формы и размеры группы свай.

Для повышения несущей способности фундамента и эффективного определения характеристических параметров несущей способности был проведен ортогональный эксперимент для определения чувствительности различных расчетных параметров.

Был разработан ортогональный эксперимент с использованием четырех факторов и пяти уровней, который включал 25 наборов тестов. Четыре влиятельных фактора: угол наклона боковых свай Φ, длина боковых свай L , диаметр боковых свай D и количество свай n . Углы наклона боковых свай 4°, 8°, 12°, 16°, 20°. Длина боковых свай составляет 15 м, 20 м, 25 м, 30 м и 35 м. Диаметры боковых свай 0,8 м, 1,0 м, 1,2 м, 1,5 м и 2,0 м, количество свай 5, 6, 7, 8 и 9.. Диаметр центральной сваи для всех фундаментов составляет 2 м, а длина центральной сваи – 40 м. Боковые сваи равномерно распределены по контрольному кругу радиусом 6 м. Толщина стенки всех свай 30 мм.

2.2.2. Реализация ортогонального эксперимента

Для завершения ортогонального эксперимента был использован метод численного моделирования. Модель численного анализа и граничные условия приведены в .

Открыть в отдельном окне

Нагрузки на конечно-элементную модель, используемую в расчетах.

Для устранения побочного эффекта [11] для численного моделирования был выбран цилиндрический грунт (диаметром = 160 м и высотой = 100 м). Фундамент предполагался идеально упругой конститутивной моделью из стали. Плотность стали ρ составляет 7850 кг/м ³ , модуль Юнга E составляет 2,1 × 10 ¹¹ Па, а коэффициент Пуассона μ составляет 0,1. Для изучения влияния различных расчетных параметров на несущую способность и осадки нового свайно-группового фундамента было упрощено распределение слоев грунта. При анализе была выбрана однородная почва. Критерий разрушения Мора-Кулона был применен к грунтовому материалу, а гипотетические параметры грунта приведены в . Тангенциальный контакт между сваями и грунтом является контактом трения и связан с коэффициентом трения 0,4, а нормальный контакт между сваями и грунтом является жестким контактом. Для соединения свай и шапки подушки используется стяжка. Когда модель завершена, к точке RP, расположенной в верхней части крышек, прикладывают нагрузку вертикального смещения, нагрузку горизонтального смещения и нагрузку изгибающего момента.

Таблица 1

Параметры грунтов при моделировании МКЭ.

Масса γ /(кН/м ³ )	Коэффициент Пуассона μ	Elastic modulus E /(MPa)	Internal friction angle φ /(°)	Cohesion c /(kPa)
7. 0	0.3	30.0	0	10,0

Открыть в отдельном окне

2.2.3. Результаты ортогонального эксперимента

Степени влияния различных факторов на предельную несущую способность по вертикали V _u , горизонтальная предельная несущая способность H _u и предельная несущая способность при изгибе M _u были определены после анализа данных испытаний. Конкретные результаты представлены в .

Таблица 2

Влияние факторов на несущую способность по разным направлениям.

Bearing capacity	Sensitive degree
Bearing capacity	Higher	High	Middle	Low
В _и	л	Φ	п	Д
Ч _у	Φ	п	л	Д
М _и	л	Φ	Д	п

Открыть в отдельном окне

Как указано в , для нового высотного фундамента группы свай V _у в первую очередь влияет длина боковых свай L и угол наклона боковых свай Φ; Х _u в первую очередь влияет угол наклона боковых свай Φ и количество боковых свай n ; и М _u в первую очередь зависит от длины боковых свай L и угла наклона боковых свай Φ. Для эффективного повышения несущей способности этого фундамента длина L , угол наклона Φ и количество боковых свай n изучались независимо.

2.3. Анализ факторов, влияющих на несущую способность новой свайной группы

2.3.1. Анализ угла наклона боковых свай

Были изучены пять различных значений Φ: 4°, 8°, 12°, 16° и 20°. Остальные факторы фонда остались без изменений. Для изучения влияния угла наклона боковых свай на несущую способность при действии одиночной силы 9На основу наносили 0053 V , H или M соответственно. Кривые нагрузка-перемещение и предельная несущая способность представлены на . На этом рисунке u указывает вертикальное смещение, h указывает горизонтальное смещение, а θ указывает угловое смещение.

Открыть в отдельном окне

Кривые осадки и предельная несущая способность свайных групп с разным наклоном.

Как указано в , для групп свай с разными углами наклона боковых свай зависимость между нагрузкой и перемещением фундамента носит линейный характер, когда нагрузка мала, и изменения между группами свай аналогичны. С увеличением нагрузки смещения группы свай быстро увеличиваются, появляется точка перегиба. Чем больше Φ, тем большей становится нагрузка, соответствующая точке перегиба, что свидетельствует о положительной зависимости между предельной несущей способностью группы свай и Φ. При Φ = 4° в качестве эталона, когда Φ составляет 8°, 12°, 16° и 20°, В _u увеличивается на 63%, 154%, 201% и 294% соответственно; Х _u увеличивается на 39%, 65%, 88% и 138% соответственно; и М _u увеличивается на 24%, 35%, 52% и 95% соответственно.

2.3.2. Анализ длины боковой сваи

Были изучены шесть различных значений L : 15 м, 20 м, 25 м, 30 м, 35 м и 40 м. Остальные свойства основы оставались постоянными. Для изучения влияния длины боковых свай на несущую способность при действии одиночной силы 9На основу наносили 0053 V или M соответственно. Полученные кривые нагрузки-перемещения и предельная несущая способность представлены на рис.

Открыть в отдельном окне

Кривые осадки и предельная несущая способность группы свай с разной длиной боковых сторон.

Как указано в , для свайных групп с короткими боковыми сваями имеет место большая осадка при незначительной нагрузке. Для свайных групп с длинными боковыми сваями зависимость между нагрузкой и смещением фундамента носит линейный характер, когда нагрузка мала, и изменения между свайными группами аналогичны. С увеличением нагрузки смещения групп свай быстро увеличиваются, появляется точка перегиба. В этом случае, чем больше значение L , тем больше становится нагрузка, соответствующая точке перегиба, что указывает на наличие положительной корреляции между предельной несущей способностью и L . С L = 15 м в качестве эталона, когда L составляет 20 м, 25 м, 30 м, 35 м и 40 м, V _u увеличивается на 126,6%, 212,8%, 289,0%, 474,3% и 656,0% соответственно; и М _u увеличивается на 18%, 37%, 84%, 114% и 191% соответственно.

2.3.3. Анализ количества свай

Были изучены пять различных значений n : 5, 6, 7, 8 и 9. Остальные свойства фундамента оставались постоянными. Для изучения влияния n на несущую способность при действии единичной силы на фундамент наносили H . Соответствующие кривые нагрузка-перемещение и предельная несущая способность представлены на .

Открыть в отдельном окне

Кривые осадки группы свай с разным количеством свай.

Как указано в , для групп свай с разными n связь между нагрузкой и перемещением фундамента является линейной, когда нагрузка мала, и изменения между группами свай аналогичны. С увеличением нагрузки быстро увеличивается смещение группы свай и появляется точка перегиба. Изменения смещения между группами свай с n = 6 и 7 аналогичны изменениям между группами свай с n = 8 и 9.. В качестве эталона были выбраны точки перегиба для определения предельной несущей способности. Горизонтальная несущая способность составляла 19,3, 23,2, 23,9, 25,4 и 24,6 МН. С n = 5 в качестве эталона, когда n равно 6, 7, 8 и 9, H _u увеличивается на 20,2%, 23,8%, 31,6% и 27,5% соответственно.

Таким образом, с увеличением n увеличивается горизонтальная несущая способность свайно-группового фундамента. Влияние горизонтальной несущей способности слабо при n больше или равно 6. Основной причиной этого явления является влияние группы ворса.

Автором были проведены лабораторные модельные испытания модели нового высотного свайного группового фундамента. Исследовались два вида несущей способности: вертикальная несущая способность и горизонтальная несущая способность. Кроме того, был использован метод численного моделирования для имитации испытаний лабораторной модели, и была проверена применимость численного моделирования.

3.1. Лабораторный модельный тест

Как указано в , устройство для испытания модели состоит из трех частей: резервуара для модели, системы загрузки и системы сбора данных. Чистые размеры модельного резервуара составляют 1,2 м × 1,2 м × 1,5 м. Система загрузки разделена на вертикальную гидравлическую систему загрузки и горизонтальную систему загрузки двигателя. Вертикальное гидравлическое нагружающее устройство состоит из трехфазного асинхронного двигателя и гидроцилиндра одностороннего действия. Длина рабочего хода гидроцилиндра 250 мм, номинальная грузоподъемность 20 т. Система горизонтальной нагрузки двигателя состоит из частотно-регулируемого трехфазного асинхронного двигателя, шкива и тросов. Двигатель управляется преобразователем частоты. Горизонтальная скорость троса составляет 18 мм/мин. Система сбора данных состоит из датчиков и коллектора. Датчики включают в себя датчики тяги-пресса, циферблатный индикатор смещения и датчик глубины. Диапазон измерения датчиков тяги-пресса 30 кН; точность измерения стрелочного индикатора 0,01 мм с диапазоном 50 мм; а точность измерения датчика глубины составляет 1 мм с диапазоном 750 мм. Для сбора данных используется статический и динамический тензодатчик.

Открыть в отдельном окне

Карта испытательного стенда модели.

Песок для испытаний представлял собой морской песок, который был засыпан в модельный бак послойно. Удельный вес зерна почвы 2,67, плотность 1,60 г/см ³ . Толщина грунта 1,5м. Модель фундамента состояла из бесшовной стальной трубы. Для соединения свай и крышки использовался сварной шов, как показано на рис.

Были проведены два типа экспериментов: первый эксперимент анализировал значения В _и и H _u нового высотного фундамента группы насадных свай, а в другом эксперименте изучалось влияние Φ на V _и и H В этом эксперименте были выбраны модели для двух симметрично наклонных свай. Новый высотный групповой фундамент на сваях (длина центральной сваи 54,3 м, L = 40 м, n = 9, Φ = 8°, D = 2 м) был выбран в качестве прототипа модели фундамента. Кроме того, модель имела уменьшенное соотношение 1 : 100. Уменьшенные параметры включали диаметр свай, длину свай и размер шапки. Из-за ограничений, связанных с обрабатываемыми материалами, только толщина стенки, мало влияющая на несущую способность, не была полностью уменьшена до 1 : 100. Для моделей двух симметрично наклонных свай ( L = 40 см), изучались разные значения Φ: 8°, 10°, 12° и 16°. Значения 8°, 10°, 12° и 16° были выбраны для изучения влияния Φ на V _и . Значения 8°, 12° и 16° были выбраны для изучения влияния Φ на H _и .

3.2. Анализ данных испытаний

3.2.1. Анализ вертикальных результатов

Деформация поверхности грунта, наблюдаемая после завершения нагружения, показана на рис. Кривая нагрузки-перемещения модели фундамента представлена на рис.

Открыть в отдельном окне

Деформация поверхности почвы.

Открыть в отдельном окне

Кривая осадки новой группы свай.

Как указано в , на поверхности грунта, окружающего каждую из боковых свай, появляется локальная просадка, покрывающая площадь, в три раза меньшую, чем диаметр одной сваи. На поверхности не появляется крупная выпуклость.

3.2.2. Анализ горизонтальных результатов

Деформация поверхности грунта после нагружения завершена и представлена в . Кривая нагрузки-перемещения модели фундамента представлена на рис.

Открыть в отдельном окне

Деформация поверхности почвы.

Открыть в отдельном окне

Кривая осадки новой группы свай.

Как указано в , за моделью появляется полная депрессия, и модель имеет местный наклон, что указывает на то, что местный грунт структурно разрушается под действием горизонтальной силы.

3.2.3. Анализ результатов испытаний на влияние наклона на вертикальную несущую способность

Когда вертикальная сила нагрузки в центре четырех моделей с разными значениями Φ, состоящих из двух симметрично наклонных свай, была завершена, были собраны данные испытаний. Кривая нагрузки-перемещения моделей представлена на рис.

Открыть в отдельном окне

Кривые осадки наклонных свай с различной степенью наклона.

Как указано в , зависимость между нагрузкой и смещением фундамента является линейной, когда нагрузка мала. С увеличением нагрузки наклон кривой нагрузка-перемещение быстро увеличивается, и появляется точка перегиба. После дальнейшего анализа нагрузки-перемещения в , установлено, что при одной и той же нагрузке увеличение угла наклона свай приводит к уменьшению осадки соответствующей модели. В качестве эталона выбираются точки перегиба для определения предельной несущей способности. Вертикальная несущая способность наклонных свай с разными значениями Φ составляет 450, 500, 600 и 710 Н. При Φ = 8° в качестве ориентира при Φ 10°, 12° и 16°,0053 В _u увеличивается на 11%, 33% и 57% соответственно. В целом с увеличением Φ увеличивается соответствующая предельная несущая способность фундамента. Этот вывод согласуется с анализом факторов, влияющих на несущую способность.

3.3. Проверка метода численного моделирования

На основе фактического размера лабораторной модели был смоделирован эксперимент с новой группой свай. Критерий разрушения Мора-Кулона был применен к грунту. Удельный вес составлял 16,0 кН/м ³ , коэффициент Пуассона 0,3, модуль упругости 24 МПа, угол внутреннего трения 32°, сцепление 2 кПа. сравниваются испытательные и смоделированные кривые нагрузки-перемещения нового высотного фундамента из группы свай.

Открыть в отдельном окне

Кривые осадки нового типа группы свай.

Как указано в , кривые моделирования и измеренные кривые относительно похожи. На обеих этих кривых появляются точки перегиба. Вертикальная несущая способность смоделированной системы составляет 8,08 кН, а для тестовой системы — 7,2 кН. Горизонтальная несущая способность моделируемой системы составляет 790 N, тогда как для тестовой системы 701 N.

сравнивает деформацию грунта при однократной вертикальной нагрузке, наблюдаемую в численном моделировании, с тестовой деформацией.

Открыть в отдельном окне

Сравнение тестов деформации и результатов МКЭ при вертикальной нагрузке группы свай.

Как указано в , деформация при численном моделировании и тестовая деформация относительно схожи. Поверхность грунта у боковых свай опускается, когда вертикальная нагрузка завершена. Проседание почвы влияет на близлежащую почву и образует локальную просадку. Однако цельной осадки по всей почве нет. В зоне контакта возникает значительная концентрация напряжений, которая распространяется на окружающий грунт.

сравнивает деформацию грунта при однократной горизонтальной нагрузке, приложенной в численном моделировании, с тестовой деформацией.

Открыть в отдельном окне

Сравнение тестовой деформации и результатов МКЭ для боковой нагрузки группы свай.

Как указано в , деформация при численном моделировании и тестовая деформация относительно схожи. Появляются значительные следы перемещения свай, что вызывает деформацию грунта возле свай. Однако эффективный диапазон деформации ограничен, а локальный грунт за группой свай находится в структурном разрушении. Группа свай имеет локальный наклон, что свидетельствует о полном разрушении грунта под действием горизонтальной нагрузки.

В заключение следует отметить, что метод численного моделирования, изложенный в данном отчете, применим к моделированию новых групповых фундаментов высотных свай.

4.

1. Общая техническая информация

Предлагается построить морскую ветровую электростанцию. Согласно геологической съемке морского дна, геотехническое пространственное распределение является сложным. Сверху вниз морское дно можно разделить на 11 слоев в пределах глубины съемки. Некоторые из этих слоев представляют собой мягкую или твердую почву. Конкретные параметры почвы приведены в .

Таблица 3

Параметры почвы.

403 (°) 90102

Stratum	Описание почвы	Толщина H (M)	Weet Weight γ (KN/M ³)	601606016016016060160160601606016060160601606060160606060606060160606060606060606060603 . _0,1-0,2 (МПа)	Сводное испытание на быстрый сдвиг
Stratum	Описание почвы	Толщина H (M)	Weet Weight γ (KN/M ³)		Сцепление c (кПа)	Угол внутреннего трения φ
1	Sludge	8. 5	17.0	2.49	11.4	11.3
2	Clay	2.3	18.5	3.22	25.0	10.4
3	Silty Sand	5.2	20	15	0	33
4	Клэйл. 0115	24.3	14.1
5	Silty sand	6.7	20	18	0	37
6	Silty clay	6.2	20.3	6.03	33.8	10.5
7	Silt	1. 6	20.5	6.76	30.7	18.8
8	Silt	10.4	19.3	7.90	17.0	25.8
9	Silt	4.3	19.3	7.90	17.0	25. 8
10	Silty clay	2	20.0	5.25	23.1	16.3
11	Silty sand	10	20	21	0	38

Открыть в отдельном окне

Варианты нагрузки для ветряных турбин мощностью 3 МВт показаны в . Вариант нагрузки А используется для проверки несущей способности фундамента. Вариант нагрузки B используется для проверки устойчивости фундамента к опрокидыванию и скольжению.

Таблица 4

Варианты нагрузки.

Вариант нагрузки	Ф _В (кН)	Ф _Н (кН)	М (кН · м)	T (kN · m)
Load case A	4147.0	4688.2	.26	3280.3
Load case B	5153. 1	5598.5	126249.76	4428.4

Открыть в отдельном окне

4.2. Проектирование и анализ

При проектировании конструкции фундамента были выбраны различные комбинации воздействия нагрузки для расчета различного содержания проекта. Был спроектирован фундамент с одной центральной и шестью боковыми сваями. Шесть боковых свай были равномерно распределены по контрольному кругу. Диаметр центральной сваи составлял 3 м, а ее общая длина и глубина заглубления 67,5 м и 50 м соответственно. Диаметр боковой сваи составлял 1,5 м, а общая длина боковой сваи и глубина заглубления составляли 60 м и 42,5 м соответственно. Диаметр контрольного круга составлял 10,4 м. Боковые сваи наклонены наружу по линии, соединяющей центр шапки и центр центральной сваи. Переднее соотношение боковых свай составляло 1 : 6,9. 0013

Для проверки возможности и безопасности данного фундамента был выполнен предложенный метод численного моделирования. При моделировании загружения, показанные на рис., были загружены в центр верхней части крышки одновременно. Несущая способность фундамента, деформация, прочность сваи и другие параметры были получены расчетным путем.

Распределения напряжений растяжения и сжатия при загружении A представлены в .

Открыть в отдельном окне

Распределение напряжений растяжения и сжатия в свае.

На основе постобработки МКЭ максимальное напряжение сжатия было определено равным 9604,9 кН, а максимальное напряжение растяжения – 3752,1 кН. Включив в расчет коэффициент важности конструкции 1,1, максимальное напряжение сжатия было рассчитано как 10565,4 кН, что меньше значения 10757,1 МПа, рассчитанного по Нормам для свайных фундаментов в портовом строительстве. Максимальное растягивающее напряжение было определено равным 4127,3 кН, что меньше значения 5493,3 МПа рассчитано по Правилам для свайных фундаментов в портовом строительстве.

Горизонтальные смещения фундамента и вертикальные смещения цоколя представлены на рисунках и соответственно.

Открыть в отдельном окне

Горизонтальное смещение фундамента.

Открыть в отдельном окне

Вертикальное смещение крышки.

указывает, что максимальное горизонтальное смещение составляет 55,42 мм. указывает, что максимальное вертикальное смещение вниз составляет 24,95 мм, тогда как максимальное вертикальное смещение вверх составляет 6,65 мм. Таким образом, дифференциальный коэффициент оседания составляет 2,2 ‰, что меньше 3 ‰. Коэффициент безопасности против опрокидывания составляет 4,27, что больше 1,3. Коэффициент безопасности противоскольжения составляет 3,96, что больше 1,6.

Таким образом, все полученные результаты соответствуют заданным требованиям.

Основываясь на характеристиках морских ветровых нагрузок, был предложен новый высотный групповой фундамент, состоящий из свай большого диаметра и наклонных свай, который в полной мере использует сильную вертикальную несущую способность свай большого диаметра и сильная горизонтальная несущая способность и изгибная способность наклонных свай. Влияние некоторых факторов на вертикальную несущую способность, горизонтальную несущую способность и несущую способность на изгиб изучалось с помощью лабораторных экспериментов и метода численного моделирования. Можно сделать следующие выводы.

Основные факторы, влияющие на несущую способность нового высотного фундамента из группы свай, были определены с помощью ортогонального численного моделирования. Основными факторами, влияющими на вертикальную несущую способность, являются угол наклона и длина боковых свай. Для горизонтальной несущей способности основными факторами являются угол наклона и количество свай. Основными факторами несущей способности на изгиб являются длина и угол наклона боковых свай.
Для изучения основных факторов, влияющих на несущую способность, был проведен метод численного моделирования. Результаты подтверждены лабораторными экспериментами. Увеличение угла наклона боковых свай увеличивает вертикальную несущую способность, горизонтальную несущую способность и несущую способность на изгиб. Увеличение длины боковых свай увеличивает вертикальную несущую способность и изгибающую несущую способность. Когда длина боковых свай близка к длине центральной сваи, увеличение несущей способности становится более заметным. Увеличение количества свай увеличивает горизонтальную несущую способность; однако скорость роста невелика из-за группового эффекта стопки.
Фундамент, состоящий из одной центральной сваи ( D = 3 м, L = 67,5 м) и шести боковых свай ( D = 1,5 м, L = 60 м) 1 : 6 был разработан для проекта морской ветроэнергетики. Были исследованы несущая способность, деформация и другие важные параметры при различных вариантах нагрузки. Все параметры соблюдены на соответствие заданным требованиям. Таким образом, в целом, новый высотный групповой фундамент на верхних сваях является подходящим фундаментом для морских ветряных турбин.

Это исследование было поддержано Инновационными исследовательскими группами Национального фонда естественных наук Китая (51021004), Национальной ключевой программой фундаментальных исследований Китая (973) (2014CB046800), Национальной программой исследований и разработок в области высоких технологий (863 ) (2012AA051702) и Международное научно-техническое сотрудничество (2012DFA70490).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

1. Чжан П.Ю., Дин Х.И., Ле Ч.Х., Хуанг Х. Анализ движения комплексной техники транспортировки морских ветряных турбин. Журнал возобновляемых и устойчивых источников энергии . 2013;5(5)053117 [Google Scholar]

2. Liu R, Yan SW, Li ZH. Прогнозирование эффекта грунтовой пробки и анализ погружаемости стальных свай большого диаметра в морской технике. China Ocean Engineering . 2009;23(1):107–118. [Google Scholar]

3. Мейерхоф Г.Г., Матур С.К., Валсангкар А.Дж. Несущая способность жестких свай при наклонных нагрузках в песке. II: сваи из теста. Канадский геотехнический журнал . 1981;18(4):514–519. [Google Scholar]

4. Ханна А., Нгуен Т.К. Сопротивление стволу одинарных вертикальных и забойных свай, забитых в песок. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии . 2003;129(7):601–607. [Google Scholar]

5. Ханна А. М., Афрам А. Выдвижная способность одиночных свай в песке. Канадский геотехнический журнал . 1986;23(3):387–392. [Google Scholar]

6. Zheng G, Li S, Du YM, Zhang XS. Характеристики несущей способности наклонной сваи при вертикальной нагрузке. Журнал Тяньцзиньского университета . 2012; 7: 567–576. [Google Scholar]

7. Zhang L, McVay MC, Lai PW. Центрифужное моделирование одинарных свай с боковой нагрузкой в песках. Канадский геотехнический журнал . 1999;36(6):1074–1084. [Google Scholar]

8. Кавазанджян Э. Преимущество забивных свай: вбивные сваи. Сваебой . 2006; 4:21–25. [Google Scholar]

9. Геролимос Н., Яннакоу А., Анастасопулос И., Газетас Г. Доказательства полезной роли наклонных свай: наблюдения и итоги численного анализа. Бюллетень сейсмостойкого строительства . 2008;6(4):705–722. [Google Scholar]

10. Юань Л.Х. Модельные испытания и аналитические исследования свайно-винтового фундамента при боковой нагрузке [М. С. диссертация] Чжэцзянский университет; 2012. [Google Scholar]

11. Лю Р., Ван В., Ян С. Анализ методом конечных элементов потери устойчивости подводных заглубленных трубопроводов при начальном дефекте при тепловом взмахе. Журнал Центрального Южного Университета . 2013;20(1):236–245. [Академия Google]

Статьи из The Scientific World Journal предоставлены здесь с разрешения Hindawi Limited

Проектирование оголовков свай, расчет армирования и подробная информация

Перейти к содержанию

Результаты геотехнического исследования могут рекомендовать использование опорных фундаментов для тяжелонагруженных зданий.

Эти сваи соединены сверху с помощью наголовника, который принимает на себя всю строительную нагрузку и передает ее на нижние сваи. Размер наголовника безусловно зависит от количества свай, он должен быть накидным.

Расположение и количество свай определяется с учетом неучтенных моментов и сил, которые передаются на сваи, на основании которых из инженерно-геологических основ выбирается допустимая мощность свай. Расстояние между сваями обычно зависит от типа свай и их грузоподъемности.

В этой статье мы обсудим, как спроектировать наголовник.

В статье не обсуждаются какие-либо проектные формулировки, вместо этого она расскажет вам об обосновании различных этапов проектирования.

Содержание

Этап предварительного проектирования

Путем аппроксимации размеров в плане, основанных на нескольких сваях, можно определить толщину шапки с учетом сдвиговых и изгибающих нагрузок в наиболее критических поперечных сечениях.

В соответствии с североамериканскими нормами для бетона ACI 318-08 толщина ростверка сваи первоначально определяется по следующим параметрам:

Требования к одностороннему сдвигу у колонны
Требования к двустороннему сдвигу вокруг колонны
Сваловая крышка общая глубина.
Изгибающие моменты оцениваются в двух ортогональных направлениях (Mx и My) в плоскости в процессе проектирования крышки.
Для упрощения процесса проектирования используется среднее значение армирования, рассчитанное с учетом требуемого изгибающего момента в каждом направлении. Таким образом, размер и шаг арматуры изгиба одинаковы в обоих ортогональных направлениях.
Для определения площади стали используется метод изгиба. На котором построена диаграмма напряжений при изгибе. Нейтральная ось расположена.
С помощью которого решается, какая часть находится в сжатии или растяжении, и, соответственно, уравновешивается количество арматуры.
Бетон обычно воспринимает большую часть сжимающей нагрузки, а его сжимающей способностью пренебрегают.
Развертка стержней арматуры
После расчета площади армирования следующим шагом является расчет развертки стержней.
Они должны быть надлежащим образом развиты в бетоне для выполнения предполагаемого проектного применения. Обеспечение соответствующей длины развертывания гарантирует, что стержни не будут выскальзывать из бетона при воздействии сил растяжения.
Концепция использования длины развертывания заключается в следующем: минимальные длины арматуры должны присутствовать за точками максимального напряжения (критические сечения) в арматуре для полного развертывания стержней
Бетонное покрытие
Следующим шагом после проектирования армирования является выбор подходящего бетонного покрытия. Покрытие защищает арматуру от коррозии и внешнего износа.
В соответствии с требованиями ACI 318 толщина покрытия должна быть не менее 50 мм для поверхностей, соприкасающихся с землей (почвой), и не менее 40 мм для поверхностей, открытых снаружи.
Однако в случаях, когда бетон находится в непосредственном контакте с грунтом в жидком состоянии, толщина покрытия должна быть не менее 75 мм. Особенно это касается заливки тощего бетона непосредственно на поверхность почвы. Таким образом, в случае монолитных свай защитное покрытие должно быть не менее 75 мм, а в случае сборных свай – не менее 50 мм.
Детализация арматуры ростверка сваи
Минимальная арматура
Помимо расчета армирования по диаграмме изгиба, существуют определенные условия относительно минимального количества f арматуры, которая должна присутствовать в ростверке сваи.
ACI 318 дает рекомендации по минимальным участкам стали, которые должны присутствовать в бетоне. В идеале диаметр основных арматурных стержней не должен быть меньше 10 мм.
Распределение арматуры
Суммарная арматура должна быть распределена по соответствующей несущей части ростверка следующим образом:
- Арматура должна быть распределена равномерно по кстати усиленный фундамент.
- Арматура должна быть равномерно расширена в каждом направлении в случае двухстороннего армирования квадратной сваи.
- Как и в предыдущих двух случаях, арматура также должна быть распределена равномерно в случае прямоугольного ростверка. Для армирования более короткого направления центральная полоса, равная ширине ростка сваи, должна быть отмечена вдоль длины ростка, а арматура в более длинном направлении должна быть равномерно распределена по всей ширине ростка сваи.
Детализация армирования
Помимо соблюдения ранее перечисленных требований к конструкции, ростверки свай должны соответствовать следующим требованиям к детализации арматуры.
- Продольные стержни, воспринимающие изгибающие нагрузки, должны быть одинаковой длины. Должно быть правильно сваренное соединение внахлестку, которое может плотно войти в башмак сваи, если таковой имеется.
Стержни более короткого направления также могут использоваться в местах экстремальных изгибающих моментов. Но они должны быть тщательно детализированы, чтобы избежать внезапных разрывов.
- Боковая арматура, иногда также называемая поперечной арматурой, может иметь форму кольца или звеньев. Их диаметр должен быть не менее 6 мм. Обычно они предназначены для сопротивления сдвиговым нагрузкам, которые обычно меньше.
Кроме того, они также служат для фиксации продольной арматуры. Для поперечной арматуры следует соблюдать следующие рекомендации:
1. Они должны составлять не менее 0,6% На каждом конце сваи на расстоянии примерно в 3 раза меньше наименьшей ширины.
2. Они должны быть расположены достаточно широко, чтобы обеспечить свободное перемещение бетона вокруг них. Переход от узкого шага поперечной арматуры, который обычно находится на концах, к максимальному шагу должен осуществляться постепенно на протяжении длины, в 3 раза превышающей наименьшую ширину ростверка.
Оголовки свай из тощего бетона
Тощий бетон представляет собой смесь бетона, в которой количество присутствующего цемента меньше, чем количество воды, присутствующей в его слоях.
Чтобы сделать бетон тоньше, обычно увеличивают соотношение заполнителя и цемента. В результате для обеспечения смазки доступно меньшее количество пасты на единицу поверхности заполнителя, и, следовательно, подвижность заполнителя ограничена.
Оголовки свай часто изготавливают из тощего бетона. В этом случае сначала делаются выемки в грунте по размеру наголовника сваи. Затем заливается тощий бетон. Перед заливкой тощего бетона укладывают арматурную сетку.
Сборные оголовки свай
В отличие от оголовков свай, изготовленных из тощего бетона, которые производятся на месте. Они также могут быть сборными. В этом случае оголовок изготавливается на заводе и доставляется на строительную площадку, где стыкуется вместе со сваей. Стык между сваями и их оголовком выполнен надлежащим образом, чтобы обеспечить надлежащую передачу нагрузки.
Чтобы сделать бетон тоньше, обычно увеличивают соотношение заполнителя и цемента. В результате для обеспечения смазки доступно меньшее количество пасты на единицу поверхности заполнителя, и, следовательно, подвижность заполнителя ограничена.
Оголовки свай часто изготавливают из тощего бетона. В этом случае сначала делаются выемки в грунте по размеру наголовника сваи. Затем заливается тощий бетон. Перед заливкой тощего бетона укладывают арматурную сетку.
Выводы
В заключение, в этой статье мы обсудили процесс проектирования оголовков свай, детали их армирования и ограничения, и, наконец, различные методы изготовления оголовков свай.
Этапы проектирования, описанные в этой статье, более или менее одинаковы во всех строительных нормах и правилах по всему миру, хотя их составы могут различаться. Таким образом, вы узнаете все о шапках свай.
Щелкните для поиска
Искать:
Как моделировать сваи в PLAXIS
Проблема анализа и проектирования глубоких фундаментов актуальна для многих строительных сооружений, поскольку мы обычно и часто возводим здания на слабых грунтах. Свайный фундамент — это популярный тип фундамента глубокого заложения, используемый для передачи нагрузки надстройки на грунт и несущие слои. В этом контексте точный прогноз осадки свай и правильная оценка несущей способности свай являются фундаментальным аспектом проектирования глубокого фундамента. Это может быть сложной задачей для проектировщика в случае сложного взаимодействия сваи с грунтом или в ситуациях, связанных с процессом консолидации.
Моделирование свай — это, прежде всего, трехмерная задача.
Из-за трехмерной природы геометрии свай и возможного бокового компонента расчетной нагрузки большинство расчетов свайных фундаментов следует настраивать в PLAXIS 3D. В идеале сами сваи будут представлены объемными элементами. Это гарантирует наиболее точное представление физической проблемы, особенно в отношении взаимодействия грунт-конструкция.

Рисунок 1: 3D-модель простого свайного плота
С помощью таких 3D-моделей сваи моделируются физически, а взаимодействие между грунтом и конструкцией учитывается с помощью элементов поверхности раздела с соответствующим поведением кулоновского трения. Результаты по сваям в первую очередь будут представлены в виде напряжений, которые впоследствии могут быть интегрированы в структурные силы в среде постобработки PLAXIS Output либо:
- Путем прямого интегрирования напряжений с помощью инструмента Структурные силы в объемных сваях, либо
- Путем введения балочных элементов малой жесткости вдоль нейтральной оси объемных свай, цель которых состоит в том, чтобы отслеживать эволюцию деформаций и изменение кривизны вдоль них и легко восстанавливать структурные силы на основе теории балок.
Рис. 2: Изгибающий момент в простой модели свайного ростверка количество элементов. Этот подход может найти некоторые ограничения. Необходимо будет учитывать большое количество свай, а увеличение количества элементов (по мере увеличения количества моделируемых свай) в какой-то момент может стать просто нецелесообразным.
Сваи как закладные балки, или как эффективно работать с большим количеством свай
Заглубленная балка — это особенность PLAXIS 3D. Эта функция была разработана для упрощенного моделирования поведения свай. Встроенная балка особенно полезна в случаях большого количества свай, которые необходимо учитывать в модели PLAXIS 3D. В этом подходе свая представлена балочными элементами, а взаимодействие грунта и сваи вдоль ствола сваи и на острие сваи описывается специальными элементами сопряжения, построенными на основе межузловых нелинейных пружин связи.
Генерация линейных балочных элементов дает возможность моделировать сваи как конструктивные элементы с заданными свойствами материала. Это экономит большое количество элементов, необходимых в процессе, по сравнению с объемными стопками, заполняемыми элементами тетраэдров. Другим явным преимуществом использования закладных элементов балки PLAXIS является то, что создание соединительных пружин (для взаимодействия грунт-свая) не требует соединения узлов сетки между линиями, поддерживающими элементы сваи/балки, и окружающим объемом грунта. И линии свай, и объем грунта могут быть объединены в сетку независимо друг от друга. Расчетное ядро PLAXIS 3D автоматически находит точки пересечения между элементами балочной сваи и гранями элементов грунта, вводя в этих точках так называемые «виртуальные» узлы, в которых можно вычислить относительное смещение между узлами сетки грунта и узлами сваи. Упрощение как описания геометрии, так и процесса построения сетки позволяет без труда учитывать сотни свай. 9Рисунок 3: Использование встроенной трехмерной балки для моделирования множества свай форма и размеры
Свойства пружины муфты : Нормальные напряжения на границе раздела всегда остаются упругими (они не ограничены никаким законом разрушения), а величина касательного напряжения ограничена предельным значением тягового усилия T _max, который предоставляется пользователем вдоль ствола сваи. Сопротивление основанию сваи определяется аналогичным образом, с линейной упруго-идеально пластичной пружиной в осевом направлении сваи, где базовая сила ограничена значением F _max, также предоставленным в качестве пользовательского ввода.

Рис. 4. Определение свойства 3D-закладной балки для моделирования свай

Результаты, предоставленные закладными балками, содержат:

Перемещения
Структурные силы в балке: изгибающие моменты и осевые силы
Результаты сопряжения с точки зрения трения вала (абсолютного и относительного) и усилия на опору

Закладные балочные элементы продемонстрировали особенно хорошие результаты по эксплуатационным состояниям групп свай при осевой нагрузке. Важно отметить, что время расчета и количество элементов, необходимых для анализа конкретной задачи взаимодействия сваи с грунтом, значительно сокращаются при использовании заглубленных свай по сравнению с использованием объемных свай.

Рис. 5. Доступные результаты для встроенных балок в PLAXIS 3D

А как насчет 2D?

В рамках анализа PLAXIS 2D можно анализировать сваи с осевой нагрузкой, предполагая осесимметричные условия. Такие модели очень экономичны с вычислительной точки зрения, но их можно использовать только в случае осевой нагрузки, поскольку любое рассмотрение боковой нагрузки не будет соответствовать условиям осесимметричности и, следовательно, потребует надлежащей трехмерной модели. 9Рис. 6. Осесимметричная модель сваи с осевой нагрузкой в PLAXIS 2D простирается в направлении вне плоскости моделирования). Двухмерный характер анализа плоской деформации не позволяет рассматривать отдельный погребенный объект (который можно было бы рассмотреть только в трехмерной модели). Таким образом, неявно требуется, чтобы любая двухмерная встроенная балка представляла собой набор непрерывно расположенных свай в направлении вне плоскости со значением расстояния между сваями, не слишком большим по сравнению с диаметром сваи, так что среднее смещение грунта как это предусмотрено двухмерной сеткой грунта между сваями, остается приемлемым допущением.

Когда выполняется предположение о непрерывном расположении свай, 2D-модель PLAXIS показывает очень хорошее соответствие с эквивалентными 3D-моделями, но при меньшей стоимости вычислений.

Plaxis 2d со встроенной строкой луча

Plaxis 3D с объемной кучей

Рисунок 8: модель сва в Plaxis 2d Versus Swood Model 3 9

9001 (
9001 (Рисунок 8: Своя модель Plaxis 2d Versus Versus. рабочий объем

b) Изгибающий момент

Рисунок 9: Сравнение моделей свай — PLAXIS 2D и PLAXIS 3D

Узнайте больше об этом событии здесь

Откройте для себя серию PLAXIS Productivity Strategies, включающую блоги, сеансы LinkedIn Live и вебинары.

Изучите лучшие советы по повышению эффективности для решения ваших распространенных проблем.

Узнайте больше о PLAXIS с Virtuosity:

Ознакомьтесь с серией «От концепции до строительства», включая сессию PLAXIS, здесь.

Заинтересованы в моделях грунта PLAXIS? Найдите больше ресурсов здесь.

Хотите изучить специализированные модели материалов в PLAXIS 2D и 3D? Читайте здесь.

Получите доступ к новым обучающим видеороликам PLAXIS, чтобы узнать о преимуществах и преимуществах использования PLAXIS.

Узнать цену и количество ключей, включенных в подписку PLAXIS Virtuoso, можно на этой странице.

Хотите узнать больше о том, что PLAXIS может сделать для вас? Не стесняйтесь обращаться к нашим геотехническим специалистам. Мы будем рады помочь.

Расчет конструкции свайного фундамента: Пример

Введение

Проект свайного фундамента, в отличие от других типов фундамента, в значительной степени находится в компетенции инженера-геотехника с небольшой помощью инженера-строителя. На первом этапе часто требуется, чтобы геотехническая группа провела подробное исследование участка. На уровне исследования участка инженер-геотехник определяет состояние грунта и инженерные свойства нижележащих слоев грунта, на основе этой информации даются полезные рекомендации по типу используемой сваи и необходимой глубине. Затем инженеру-строителю выдается отчет об исследовании площадки, содержащий каталог свай. Каталог свай включает размеры свай и длину заделки с соответствующей допустимой рабочей нагрузкой. На самом деле, что еще более важно, подробный отчет об исследовании места закладки свай содержит информацию о:

Полная и неравномерная осадка, которую конструкция может выдержать без каких-либо неблагоприятных последствий
Забивка свай и нагрузка, которую они оказывают на грунт таким образом, что они не повреждают соседние конструкции
Экономическая выгода от сваи тип для данного сценария.

Предоставив проектировщику вышеуказанные детали, инженер-строитель может принять решение о расположении свай, оценив общее количество свай, которые потребуются для поддержки колонны или стены. Для небольших групп свай (2-5) это делается путем соотнесения нагрузок от элемента верхнего строения при эксплуатации с безопасной рабочей нагрузкой свай из каталога свай. Конечно, за исключением многих случаев тяжелонагруженных конструкций, где инженер-геотехник, помимо предоставления подробного отчета об исследовании площадки, также несет ответственность за размещение свай. В таких случаях инженер-строитель должен был заранее предоставить инженеру-геотехнику данные о нагрузках, исходящих от надстройки. Это существенный и важный процесс при работе с большими группами свай, для которых оценка распределения нагрузки и осадки отдельной сваи в группе свай, как правило, является проблемой.

Инженер-строитель несет полную ответственность за обеспечение необходимой продольной арматуры и связей в сваях, ростверках и фундаментных балках, если это необходимо.

Забивка свай как тема, включающая компонент свайных фундаментов, подробно обсуждалась в предыдущих постах. Таким образом, этот пост является лишь попыткой показать, как устроен типичный свайный фундамент с практической точки зрения. Мы рекомендуем прочитать/пересмотреть эти статьи в качестве предварительного условия.

См.:

Введение в забивку свай

Геотехнический расчет бетонных свай по EC7

Расчет оголовков свай по Еврокоду

Процедура расчета

Рассчитать требуемое количество свай без учета нагрузки каждой колонны/стены путем соотнесения нефакторизованных нагрузок с допустимой нагрузкой свай в каталоге свай.
Распределите верхние части свай на плане в соответствии с приведенными выше общими принципами. Типовые устройства показаны в статье о ростках свай 9.0004
Определить начальную глубину наголовника сваи, равную горизонтальному расстоянию от осевой линии колонны до осевой линии самой дальней сваи.
Рассчитайте изгибающие моменты и армирование оголовков свай, используя факторизованные нагрузки
Проверьте торцевой сдвиг и пробивной сдвиг, как для армированных фундаментов, используя факторизованные нагрузки, и при необходимости измените глубину.

Порядок строительства свайного фундамента

Пример работы

На рис. 1 показан план установки колонны в основании 8-этажного здания, показывающий нагрузки в предельном состоянии эксплуатационной пригодности. Требуется заложить это здание на свайном фундаменте. Используя каталог свай, выполните достаточный расчет для определения расположения свай и количества арматурной стали, необходимой для оголовков свай с использованием бетона C25/30 и стали марки 460.

Рис. 1: План подачи нагрузки на основание здания


Pile diameter (mm)	400	500	600	750
Safe working load (kN)	806	1343	1668	2452

Колонна A1 (типично для A3, E1 и E3)

Предполагая, что мы хотим использовать две сваи для этой колонны, мы можем определить тип нагрузки на сваю, необходимую для разделения колонку по эксплуатационной пригодности по количеству требуемых свай, которое равно 2, а затем выберите подходящий тип сваи из каталога свай.

 нет\quad of\quad сваи\quad =\frac { load(unfactored) }{ 2 }

 =\frac { 904+465 }{ 2 } =684,5kN<806kN

Мы можем принять, два диаметра 400 мм сваи

Рисунок 2: Оголовок сваи (Тип 1)

Геометрия оголовка сваи

Попробуйте общую глубину h=1000 мм со средней эффективной глубиной 900 мм, расстояние между сваями 3 x 400 = 1200 мм, и предполагая выступ 150 мм от свай в обе стороны, длина ростка сваи =1200+(400/2)+(400/2)+150+150= 1900мм. Ширина ростверка = 400+150+150=700мм. Компоновка наголовника сваи показана на рис. 904)+1,5(465)\\ =1917,9кН

 вес\четверка\четверка\четверка\четверка\четверка\четверка \\=1,7\крат 0,8\крат 1\крат 25\\ =33,25кН

 Н =1917.9+33.25\quad =1951кН

Растянутая арматура

 T=\frac { Nl }{ 2d } =\frac { 1951\times \left( 1200/2 \right) }{ 2\times 9{ 2/3 }\cdot \sqrt { 25 } bd

 524,3 кН\ > \left( { V }_{ Ed }=151,8 кН \right) \quad o. k

Проверка продавливания

Расстояние между сваями преднамеренно выбран в 3 раза больше диаметра сваи, чтобы избежать дальнейших проверок пробивки, за исключением торца колонны

На торце колонны:

 { N }_{ Ed }\le { V }_{ Rd,max }

 { V }_{ Rd,max }=0.2\left( 1-\frac { { f }_{ ck } }{ 250 } \right) { f }_{ ck }pd

 0.2\left( 1-\frac { 25 }{ 250 } \справа) 25\раз \налево( 4\раз 400 \справа) \cdot 900

 =6480кН\quad >\left( { N }=1951kN \right) \quad o.k

Для просмотра полных расчетов нажмите здесь сталь обычно наносится на поверхность наголовника сваи, часто называемая «противоразрывной сталью ». Это обеспечивается исходя из минимальной площади стали. Сами сваи спроектированы как «приземистые» колонны с осевой нагрузкой, во многих случаях требуется только минимальная площадь стали.

Спасибо!

Нравится:

Нравится Загрузка…

Опубликовано в Еврокоды, Структурыпомеченный Глубокий фундамент, Свайная крышка, Свайный фундамент, Сваи

Преданный, увлеченный своим делом и высококвалифицированный инженер с обширными знаниями в области исследований, строительства и проектирования конструкций гражданских инженерных сооружений в соответствии с несколькими сводами правил Просмотреть все сообщения от Omotoriogun Victor0012 The Structural World > Темы > Проектирование фундамента > Предположения и рекомендации по проектированию оголовков свай

Свайный ростверк — это один из типов фундамента, который состоит из толстой бетонной подушки, обычно поддерживаемой сваями. Это обычно используется при строительстве фундаментов в географических точках с очень низкой несущей способностью грунта. Наголовник сваи служит для передачи нагрузки здания на твердые слои грунта через сваю или группу свай. С точки зрения конструкции, в конструкции наголовника сваи используется принцип ферменной системы, которую можно спроектировать с использованием метода распорки и связи. Проектирование наголовника сваи кажется сложным, потому что необходимо учитывать множество соображений, чтобы получить безопасный и прочный фундамент. Эти соображения включают правильное расстояние между каждой сваей, толщину верхушки сваи и так далее. Добиться этого можно, только поняв принципы его проектирования и правильно проработав наголовники свай. Борьба проектировщика над конструкцией наголовника сваи начинается с рассмотрения того, какие размеры или геометрию наголовника следует принять в первую очередь. Но знание правильных размеров оголовка сваи можно считать уже половиной пути к завершению проектирования.

1. Рекомендуемая форма и ее размеры
Первое, что нужно учитывать при проектировании наголовника, — это определить форму наголовника для использования. Формы различаются в зависимости от количества свай в наголовнике, которое может быть получено в зависимости от нагрузки на поддерживающую его колонну. На рисунке ниже показаны наиболее распространенные формы наголовника и рекомендуемые размеры.
Исправления для изображения выше:
для 2-х свайной группы, длина наголовника должна быть (ɑ+1) x Ø сваи + 300 и
для группы из 5 свай расстояние между сваями будет: s=√(2ɑ) x Ø сваи
2. Рекомендуемая толщина наголовника
Один из важных моментов, который следует учитывать при проектировании наголовника, — это определение достаточной толщины. Толщина верхушки сваи также должна быть достаточной для удовлетворения требований к длине анкерного соединения стартовых стержней и нормальных требований к сдвигу при продавливании. Вот как принять толщину наголовника ворса:
Если диаметр сваи < 550 мм: толщина = 2 x диаметр сваи
Если диаметр сваи > 550 мм: толщина = 1/3[(8 x диаметр сваи)-600]
3. Проверка на продавливание
Продавливание по периметру колонны должно удовлетворяться в соответствии со стандартными кодами. Кроме того, при проверке конструкции следует учитывать пробивной сдвиг из-за свай. Более подробная информация о проектировании продавливающих ножниц будет вскоре опубликована в следующей статье.
4. Рекомендуемые детали
Надлежащая детализация наголовника сваи — еще один момент, который необходимо учитывать при завершении проектирования. Детали чертежа должны быть максимально четкими и простыми, чтобы подрядчик мог следовать им соответствующим образом. Обратитесь к изображению ниже, чтобы увидеть рекомендуемые типичные детали шапки ворса.
5. Подход к проектированию наголовника сваи
Существует множество способов проектирования наголовника сваи. Технически его можно спроектировать вручную по принципу распорки и стяжки. Но если вы рассматриваете широкий наголовник сваи, поддерживаемый несколькими сваями, доступны компьютерные программы для проектирования конструкций для проектирования массивных наголовников свай.
В противном случае см. Конструкция НАГНЕТКИ для двух , трех и четырех свай , доступных в электронных таблицах Excel ниже. Пожалуйста, выберите изображение, чтобы воспользоваться!
Двухпил
Трехпил
четыре пиля 4
5
FOUR PULE
Приведенные выше допущения и рекомендации по проектированию рассматриваются в качестве рекомендаций при выборе ростверка сваи в качестве фундамента. Пожалуйста, имейте в виду, что, в конце концов, это всегда решение инженера-строителя, и суждение по-прежнему будет следовать в зависимости от вашей смелости и прерогативы, но, по крайней мере, приведенные выше базовые знания могут помочь вам разобраться и изучить проектирование оголовка сваи.
Посмотрите видео-презентацию вышеуказанной статьи, представленную ниже. Не забудьте также подписаться на наш канал на YouTube!
<noscript><img loading='lazy' src='' /></noscript> youtube.com/embed/Kf4Ff5a1HL0?feature=oembed” frameborder=”0″ allow=”accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture” allowfullscreen=””>

Ссылка: Справочник проектировщика железобетонных конструкций, 10-е издание, авторы Charles E Reynolds and James C. Steedman
Расскажите нам, что вы думаете о том, как вы проектировали наголовник сваи?
Оставьте свое сообщение в разделе комментариев ниже. F Не стесняйтесь поделиться этой статьей, подпишитесь на нашу рассылку новостей и следите за нами на наших страницах в социальных сетях.
78,702 Всего просмотров, 4 просмотра сегодня
Copyright, обеспеченные Digiprove © 2018-2019 Структурный мир
Реклама
Нагрузочные испытания. свай. Два типа тестов, а именно начальные и обычные тесты, для каждого типа нагрузки, а именно. вертикальный, горизонтальный (боковой) вырыв, выполняются на сваях.
Первичные испытания свай:
Это испытание проводится для подтверждения расчетов расчетной нагрузки и предоставления рекомендаций по установлению допустимых пределов для обычных испытаний. Это также дает представление о пригодности системы свай. Первоначальные испытания свай должны проводиться в одном или нескольких местах в зависимости от требуемого количества свай.
Нагрузка, приложенная для первоначального (циклического) испытания под нагрузкой, в 2,5 раза превышает безопасную несущую способность сваи. Загрузка для начальных испытаний проводится в соответствии с Приложением «А» пункта 6.3 из 9.0943 IS-2911 Часть IV .
Контрольные испытания свай:
Выбор свай для контрольных испытаний осуществляется на основе необходимого количества свай, но не более ½% от общего количества требуемых свай. Количество испытаний может быть увеличено до 2% в зависимости от характера/типа конструкции. Приложенная испытательная нагрузка в 1,5 раза превышает безопасную несущую способность сваи. Метод поддерживаемой нагрузки , как описано в пункте 6.2 стандарта IS-2911 (часть IV) – 1985 следует использовать для загрузки для плановых испытаний.
Это испытание проводится в следующих целях:
а) Для обеспечения безопасной несущей способности свай
б) Обнаружение любых необычных характеристик, противоречащих результатам первоначального испытания.
Испытания должны проводиться только на уровне отсечки. Подготавливается подробный отчет по результатам испытаний.
Испытания свай на вертикальную нагрузку
Это испытание будет проводиться в соответствии с требованиями IS-2911 (Часть IV) 1995 г.

Рис. Испытание свай на вертикальную нагрузку
Оголовок сваи — Оголовок сваи должен быть отколот до тех пор, пока не будет достигнут прочный бетон, где это применимо. Арматура должна быть срезана и головка выровнена с помощью Plaster of Paris. Опорная пластина с отверстием должна быть размещена на головке домкрата для опоры.
Реакция- Кентледж должен быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечить желаемую реакцию на сваи. Анкерные сваи (при необходимости) должны располагаться на расстоянии от центра до центра, равном 3-кратному диаметру сваи, при условии, что минимальное расстояние составляет 2 м.
Осадка- Необходимо использовать 2 индикатора часового типа для одной сваи и 4 индикатора часового типа для группы свай с чувствительностью 0,01 мм. Они должны располагаться на одинаковом расстоянии вокруг свай на опорных стержнях, опирающихся на неподвижные опоры, на расстоянии 3D (минимум 1,5 м), где D — диаметр сваи или описанной окружности для некруглых свай.
Применение нагрузки- Применяется по назначению в зависимости от типа испытания (рутинное/начальное). Каждая нагрузка должна выдерживаться до тех пор, пока скорость смещения вершины сваи не составит либо 0,1 мм за первые 30 минут, либо 0,2 мм за первый час или 2 часа, в зависимости от того, что произойдет раньше. Следующее увеличение нагрузки должно применяться при достижении вышеуказанного критерия.
Испытательная нагрузка должна поддерживаться в течение 24 часов.
Первоначальные испытания — Безопасная нагрузка на одиночную сваю должна быть наименьшей из следующих: конкретном случае в зависимости от характера и типа конструкции, и в этом случае безопасная нагрузка должна соответствовать заявленному допустимому полному перемещению.
(ii) 50 % конечной нагрузки, при которой общее смещение равно 10 % диаметра сваи в случае свай одинакового диаметра или 7,5 % диаметра луковицы в случае недорасширенных свай.
Обычные испытания – приемка
Максимальная осадка при испытательной нагрузке не должна превышать 12 мм.
Испытания свай на боковую нагрузку:

Рис. Испытание свай на горизонтальную нагрузку
Домкрат должен быть установлен горизонтально между двумя сваями. Нагрузка на домкрат должна быть одинакова на обе сваи. Нагрузка будет прикладываться с шагом 20% расчетной безопасной нагрузки и на уровне отключения. Нагрузка будет увеличена после того, как скорость смещения приблизится к 0,1 мм за 30 минут. Если до уровня отсечки можно добраться, один циферблатный индикатор точно на уровне отсечки должен измерять смещение. В случае, если уровень светотеневой границы недоступен, должны быть установлены 2 стрелочных индикатора, отстоящих друг от друга на 30 см по вертикали, и боковое смещение уровня светотеневой границы рассчитывается с помощью подобных треугольников.
Безопасная нагрузка на сваю должна быть наименьшей из следующих:
а) 50 % конечной нагрузки, при которой общее смещение увеличивается до 12 мм.
b) Конечная нагрузка, при которой полное смещение соответствует 5 мм.
Испытания свай на выдергивание:
Должна быть спроектирована подходящая конструкция, обеспечивающая подъемную силу свай.

расчет количества свай и нагрузки

На что обратить внимание при расчете фундамента

Определение вида грунта

Определение максимальной массы домостроения

Определяем размер свай

Диаметр опор

Количество опор

Расстояние между опорами

Расчет основания для каркасного дома

как рассчитать в ростверке, объем свайного ростверкового

Количественное соотношение

Расчет осадки

Подсчёт ростверка

Подсчёт цоколя и межэтажных перекрытий

Расчет количества свай при строительстве свайного фундамента

Когда используют свайный фундамент?

Последствия неправильного подсчета

Особенности расчета

как провести расчет количества свай

Свайный фундамент: расчет количества свай

Вес сооружения

Упрощенный вариант расчета

Выбор и порядок установки опоры

Расчет количества свай для свайного фундамента, чертеж, технология устройства, что это такое, как рассчитать материалы из железобетона

Классификация

Общие сведения о технологии

Преимущества технологии

Недостатки технологии

Что нужно учесть при проектировании

Исходные данные

Особенности проектирования фундаментов на железобетонных забивных сваях

Подготовка площадки для строительства

Этапы возведения свайного фундамента – как рассчитать сваи под дом и начать строительство

Пример программного обеспечения для создания проекта

Расчет свайного фундамента.

Виды фундаментов с ростверком

Что собой представляют винтовые сваи

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Примеры расчётов

Пример один

Пример два

Пример три

Итоги

Исследование несущих характеристик нового фундамента из группы свай для морской ветряной турбины

2.1. Краткое описание проекта

2.2. Анализ чувствительных размеров фундамента

2.2.1. Ортогональный проектный план

2.2.2. Реализация ортогонального эксперимента

Таблица 1

2.2.3. Результаты ортогонального эксперимента

Таблица 2

2.3. Анализ факторов, влияющих на несущую способность новой свайной группы

2.3.1. Анализ угла наклона боковых свай

2.3.2. Анализ длины боковой сваи

2.3.3. Анализ количества свай

3.1. Лабораторный модельный тест

3.2. Анализ данных испытаний

3.2.1. Анализ вертикальных результатов

3.2.2. Анализ горизонтальных результатов

3.2.3. Анализ результатов испытаний на влияние наклона на вертикальную несущую способность

3.3. Проверка метода численного моделирования

4.

Таблица 3

Таблица 4

4.2. Проектирование и анализ

Проектирование оголовков свай, расчет армирования и подробная информация

Щелкните для поиска

Как моделировать сваи в PLAXIS

Моделирование свай — это, прежде всего, трехмерная задача.

Сваи как закладные балки, или как эффективно работать с большим количеством свай

А как насчет 2D?

Узнайте больше о PLAXIS с Virtuosity:

Расчет конструкции свайного фундамента: Пример

Нравится:

Добавить комментарий Отменить ответ