Расчетная нагрузка на сваю
Допускаемая расчетная нагрузка на сваю F определяется по формуле:
где Fd – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи,
гk – коэффициент надежности, принимаемый равным 1.4.
Схема к определению несущей способности висячей сваи
Расчёт свайных фундаментов по несущей способности
Расчёт фундамента по оси 1-В
Определяем суммарную нагрузку в уровне обреза ростверка из расчёта фундамента по I группе предельных состояний.
Определяем количество свай в ростверке:
Необходимое количество свай и в свайном фундаменте в первом приближении можно определить по формуле
где NI = 1512 кН – расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента.
Конструктивно принимаем 6 сваи.
Размещение свай в плане.
Размещение свай в плане
Определение расчётной нагрузки, передаваемой на сваю и уточнение количества свай.
Проверку фактической расчетной нагрузки на каждую сваю для внецентренно нагруженного фундамента осуществляют исходя из условия:
где N – фактическая расчетная нагрузка на максимально нагруженную сваю, кН,
F – допускаемая расчетная нагрузка на сваю, кН.
где n – число свай в фундаменте,
МоyI, МохI – расчетные изгибающие моменты, относительно главных центральных осей в плоскости подошвы ростверка, кН·м,
yi, xi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м,
ymax, хmax – расстояния от главных осей до оси максимально нагруженной сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.
Схема к определению расчетной нагрузки при эксцентриситете относительно двух осей инерции.
Определение осадки свайного куста из висячих свай.
Расчет свайного куста из висячих свай по деформациям производится как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.
Границы условного фундамента определяются следующим образом: снизу – плоскостью AD, проходящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями АВ и CD, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии (рисунок 16):
Осредненное значение угла внутреннего трения грунта определяется:
где h – глубина погружения сваи в грунт,
– расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных, пройденных сваями слоев грунта толщиной Hi.
Определение границ условного фундамента при расчёте свайных фундаментов по деформациям
Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам
Lусл = 1.2 + 2 · 0.7616 = 2.7232 м,
Bусл = 1.2 + 2 · 0.7616 = 2.7232 м,
Площадь подошвы условного фундамента определяется по формуле
Aусл =2.7232 · 2.7232 =7.416 м 2 .
При определении деформации основания необходимо выполнение следующего условия:
где Pcp – среднее фактическое давление на грунт в плоскости нижних концов свай, кН/м,
R – расчетное сопротивление грунта в плоскости нижних концов свай, кН/м 2 .
Расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы условного фундамента определяется по формуле
где гс1, гс2 – коэффициенты условий работы,
Мг, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения ц под подошвой условного фундамента,
гII – удельный вес грунта под подошвой условного фундамента, кН/м 2 ,
Вусл – ширина подошвы условного фундамента, м,
dI = hycл – глубина заложения подошвы условного фундамента, м,
CII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента кПа,
– осредненное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента.
Фактическое давление, действующее по подошве условного фундамента, определяется по формуле
Вес условного фундамента определяется по формуле:
Vрост – объем ростверка, м 3 ,
гбет = 25 – удельный вес железобетона, кН/м 3 ,
Vсв – объем сваи, м 3 ,
Gгp = (Vусл.ф-та – Vрост -Vсв) – вес грунта в межсвайном пространстве.
Vусл.ф-та = Аусл · hусл =7.416·7.4=54.88 – объем условного фундамента, m 3 .
Gсв = 4·(5.75·0.3·0.3+1/3·0.25·0.3·0.3) · 25 = 52.5кН,
Gгp = (54.88-2.685-0.525) · 19.7 = 1017.9 кН,
GII = 174.05 + 52.5 + 1017.9 = 1364.075 кН,
Расчет осадки условного фундамента на естественном основании ведется методом послойного суммирования.
Толщина слоя составляет
Подсчёт напряжений на границах элементах слоёв сводим в таблицу.
Параметры для определения величины осадки фундамента
Расчетная нагрузка на сваю
Расчетная нагрузка на сваю Допускаемая расчетная нагрузка на сваю F определяется по формуле: где F d – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, г k – коэффициент
Источник: studbooks.net
Расчетная нагрузка на сваю и количество опор
Расчетная нагрузка на сваю определяется в процессе проектирования фундамента. Этот параметр связан с размерами подошвы и глубиной погружения опор, эксплуатационной и конструкционной массой строения, общим количеством опор на участке и несущей способностью грунта.
То есть, в расчетах нагрузки задействованы практически все параметры и характеристики свайных опор. Причем справедливо и обратное утверждение: конструктивная нагрузка на сваю для фундамента является фактором, определяющим все параметры и характеристики этой части строения. Поэтому в данной статье мы рассмотрим взаимосвязь между расчетной нагрузкой и прочими характеристиками основания. А также дадим рекомендацию по определению этих параметров и характеристик.
Общие указания по расчету свай
В своде правил, регламентирующем процесс строительства свайного фундамента (СП 24.13330 в редакции 2011 года) сказано, что расчет опор ведется по предельным значениям следующих характеристик:
- Физической прочности конструкционного материала свай и элементов ростверка.
- Несущей способности расположенного под пятой опоры грунта (с учетом уплотнения при монтаже опоры).
- Несущей способности пяты самой сваи, расположенной на крутопадающих слоях (откосах).
- Осадке сваи под действием вертикальной нагрузки.
Кроме того, рассчитывая железобетонные опоры нужно принимать во внимание склонность конструкционного материала к образованию трещин, раскрывающихся под действием нагрузки. А рассчитывая осадку под вертикальными силами, следует не забывать и о крутящих моментах на оголовке опоры.
Расчетная нагрузка и конструкционный материал опоры
Прочностной расчет сваи основан на сопротивляемости материалов пиковым нагрузкам. Причем объект приложения усилий – свая – рассматривается, как цельный стержень, зажатый в грунте.
В итоге расчетное усилие прилагают к точке защемления расположенной на некотором расстоянии от подошвы опоры, определяемом по следующей формуле:
L=l+2/a ,
где l — это расстояние от подошвы до плоскости планировки грунта, а — это коэффициент деформации, определяемый по таблице из приложения к СП 24.13330.2011
Продольный изгиб сваи считается по общепринятым формулам, в которых оперируют расчетной длиной опоры, равной 15 или 25 диаметрам погруженного стержня.
Кроме того, стойкость сваи зависит и от условий эксплуатации. Поэтому расчетные значения допустимых нагрузок корректируют особым коэффициентом (g), значение которого зависит от типа почвы.
Например, для глинистых грунтов g принимает значение 1,0. Для влажных грунтов илистого типа с высоким уровнем грунтовых вод g принимает значение 0,7.
Расчет количества свай в ростверке — свайное поле
Опережение количества свай зависит от общего веса строения, площади подошвы и несущей способности грунта.
Схема такого расчета очень проста:
- Вначале определяется несущая способность почвы.
- Затем вычисляется масса строения, в которую следует включить конструкционную, эксплуатационную и сезонную составляющую (вес стройматериала, предметов интерьера и снеговую нагрузку).
- Далее, сопоставляя вес дома с несущей способностью почвы можно определить общую площадь подошвы фундамента.
- Зная общую площадь подошвы и габариты сваи можно вычислить количество свай.
В финале следует рассчитать нагрузку на одну опору (по весу дома и количеству опор) и сопоставить ее с пиковой нагрузкой из прочностного расчета. И если пиковая нагрузка больше, то все в порядке, ну а если меньше, то возникает необходимость увеличения количества свай.
Зная общее количество свай можно определить параметры свайного поля – совокупности опор, удерживающих ростверк. Причем важнейшей характеристикой поля является шаг расположения свай, который зависит от диаметра опоры.
Минимальный шаг размещения сваи не может быть меньше 1,5 диаметров сваи, а максимальны – не может быть больше 6 диаметров сваи.
Расчет нагрузки погружения опоры и отказ сваи
Помимо прочностных и эксплуатационных нагрузок в расчетах свай оперируют еще и монтажными нагрузками, обеспечивающими погружение опоры.
Монтажные нагрузки должны обеспечить перемещение сваи в грунте. Воздействуя на оголовок опоры в вертикальном направлении можно преодолеть сопротивление грунта и силу трения ствола опоры о слои почвы.
Однако, со временем, под пятой опоры накапливается сверхуплотненный слой грунта, который провоцирует отказ сваи – нулевое перемещение под воздействием монтажной нагрузки.
Преодолеть отказ можно лишь увеличением монтажной нагрузки на оголовок. И если монтажные усилия приблизятся к пиковым значениям, то дальнейшее заглубление спровоцирует разрушение материала.
Поэтому при критичных значениях монтажных нагрузок практикуют технологию лидерного (предварительного) бурения. То есть свая погружается в грунт не на нулевом уровне, а на уровне дна в шахты. В итоге, монтажные нагрузки находятся в пределах пиковых значений. И погружаемая свая остается целой.
Расчетная нагрузка на сваю и количество опор
Общие указания по расчету свай из СП 24.13330. Расчетная нагрузка и конструкционный материал опоры. Расчет количества свай в ростверке – свайное поле. Расчет
Источник: opalubok.ru
Вопрос: Как определяется расчетная нагрузка на 1 сваю?
Ответ: Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как группу свай, объединённую жестким ростверком, воспринимающим вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле:
где Nd – расчетная сжимающая сила, кН, передаваемая на свайный ростверк в уровне его подошвы,
Mx, My – передаваемые на свайный ростверк в плоскости подошвы расчетные изгибающие моменты, кН∙м, относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка (рис. 3.8),
N – число свай в фундаменте,
xi, yi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м,
х, у – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляют расчетную нагрузку, м.
Рис. 3.8. Схема к определениюNmax, Nmin
Вопрос: Как определяется несущая способность сваи-стойки?
Ответ: Несущая способность , кН, забивной сваи, сваи–оболочки, набивной буровой сваи, опирающейся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт, следует определять по формуле:
где – коэффициент условной работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,
– расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, кПа,
– площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом и свай-оболочек – раной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их плоскости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.
Расчетное сопротивление скального грунта для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, следует принимать
Для набивных, буровых свай, свай-оболочек, заполняемых бетоном, опирающихся на невыветрелые скальные и малосжимаемые грунты (без слабых прослоек) и заглубленные в них менее чем на 0,5 м, следует определять по формуле
где – расчетное сопротивление массива скального грунта под нижним концом сваи-стойки, определяемое по – нормативному значению предела прочности на однородное сжатие массива скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяемому, как правило, в полевых условиях,
– коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4.
Для предварительных расчетов оснований сооружений всех уровней ответственности значения характеристик и допускается принимать равным:
где Rc и Rc,n – соответственно расчетное и нормативное значения предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяются по результатам испытаний образцов отдельностей (монолитов) в лабораторных условиях,
Ks – коэффициент, учитывающий снижение прочности ввиду трещиноватости скальных пород, принимаемый по таблице 3.16.
Таблица 3.16
1. Большими значениями RQD соответствуют большие значения Ks.
2. Для промежуточных значениях RQD коэффициент Ks определяется интерполяцией.
3. При отсутствии данных о значениях RQD из диапазона величин Ks принимаются наименьшие значения.
В любом случае значения R следует принимать не более 20 000 кПа.
Расчетное сопротивление скального грунта R для набивных и буровых свай и свай оболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, определяется по формуле
где – определяется по формуле (3.29),
– расчетная глубина заделки набивной и буровой сваи и сваи-оболочки в скальный грунт, м,
– наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м.
Значение фактора заглубления 1+ принимается не более 3.
Для окончательных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также оснований, сложенных выветрелыми, размягчаемыми, со слабыми прослойками скальными грунтами, несущую способность сваи-стойки Fd следует применять по результатам испытаний свай статической нагрузкой.
Для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого скального грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, – по формуле (3.31.), принимая фактор заглубления 1+ равным единице.
Примечание: при наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.
Вопрос: Приведите схему к определению несущей способности сваи Fd.
Ответ: Схема приведена на рис. 3.9.
Рис. 3.9. Схема к определению Fd
Вопрос: Как можно упростить расчет несущей способности свай Fd?
Ответ: Расчет можно свести к табличной форме (табл. 3.17).
Вопрос: Как определяется расчетная нагрузка на 1 сваю?
Вопрос: Как определяется расчетная нагрузка на 1 сваю? Ответ: Расчетную нагрузку на сваю N , кН, следует определять, рассматривая фундамент как группу свай, объединённую жестким ростверком ,
Источник: lektsia.com
Определение расчетной нагрузки, допустимой на сваю
Расчетная нагрузка, допустимая на сваю, определяется сопротивлением сваи по материалу (для свай-стоек) или несущей способностью сваи по грунту. Сопротивление ж/б сваи по материалу определяют из таблиц справочника проектировщика (7, стр. 167)
Расчетное сопротивление грунту, допустимое на сваю определяется по формуле:
Где – несущая способность свай по грунту.
Для свай стоек, опирающихся нижним концом на скальные, крупнообломочные грунты в плотном сложении и глинистые твердой консистенции (за исключением лессов, лессовидных, набухающих и засоленных грунтов):
· gc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc = 1
· A – площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения.
· Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа (тс/м 2 ), следует принимать равным 20000 КПа (2000 тс/м 2 )
Для висячей забивной сваи, передающей нагрузку нижним концом и боковой поверхностью:
gc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc = 1,
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемое по табл. 8,
A – площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая по площади поперечного сечения сваи.
u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м,
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м 2 ), принимаемое по табл. 9,
hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м,
gcR, gcf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3 СНиП 2.02.03-85
Определение расчетной нагрузки, допустимой на сваю
Определение расчетной нагрузки, допустимой на сваю Расчетная нагрузка, допустимая на сваю, определяется сопротивлением сваи по материалу (для свай-стоек) или несущей способностью сваи по грунту.
Источник: studopedia.ru
Расчет несущей способности свайного фундамента
Методика расчёта необходимого количества свай для фундамента с исходными данными и конкретными примерами. Провести точный и правильный расчёт нагрузки свайного фундамента с учётом всех параметров, требований, норм и правил может каждый человек, знающий сопромат и разбирающийся в математике. На практике это сложно и не нужно неспециалисту, а возможные просчёты могут привести не только к убыткам. Но понять принцип расчёта поможет краткая упрощённая методика:
- Подсчитывается общий вес сооружения.
- Определяются снеговая и ветровая нагрузки исходя из средних обобщённых данных.
- Подсчитывается полезная или бытовая нагрузка.
- Подсчитывается общий вес ( сбор весов).
- Ориентируясь на полную площадь строения и минимально допустимый шаг свай .определяется их общее максимальное количество
- Подсчитывается суммарная площадь оснований свай.
- Подбирается типоразмер и реальное количество свай.
- На основе максимальных значений расстояний между сваями с учётом равного распределения нагрузок формируется план свайного поля.
- С учётом распределения нагрузок от строения проектируется и рассчитывается ростверк .
Конкретные цифры для расчётов
В случае, когда сложно либо невозможно определить несущую способность грунта, принимается значение 2,5 кгсм2, это усреднённый показатель для грунтов российской средней полосы.
Исходные данные для расчёта свайных фундаментов
Максимальный шаг винтовых свай для малоэтажного и хозяйственного индивидуального строительства:
- строения из бревна или бруса 3 м,
- сооружения каркасного либо сборно-щитового типа 3 м,
- здания с несущими стенами из облегчённых блоков 2,5 м,
- дома из кирпича и полнотелых бетонных блоков 2 м,
- монолитные сооружения 1,7 м.
Для кустов свай под печи, колонны и подобные сооружения с сосредоточенной нагрузкой допустимое минимальное расстояние между сваями 1,5 м, для веранд и аналогичных построек 1,2 м.
Вес конструкций и частей зданий
Для сбора весов допустим приблизительный подсчёт. Ошибка в большую сторону приведёт к небольшому увеличению стоимости работ. Если же реальные нагрузки окажутся больше расчётных, то возможно разрушение фундамента и здания в целом.
Предпочтительный ориентир при отсутствии точной информации максимальное значение.
Стены :
- кирпичные 600-1200кгм2,
- бревенчатые 600 кгм2,
- газо- и пенобетонные 400-900 кгм2,
- каркасные и панельные 20-30 кгм2.
Крыши с учётом стропильной системы:
- листовая сталь, в т.ч. металлопрофиль и металлочерепица 20-30 кгм2,
- листы асбоцементные 60-80 кгм2,
- рубероид и другие мягкие покрытия 30-50 кгм2.
Перекрытия:
- деревянные с утеплителем 70-100 кгм2,
- цокольные с утеплителем 100-150 кгм2,
- монолитные армированные 500 кгм2,
- плитные пустотелые 350 кгм2.
Снеговая и ветровая нагрузки подсчитываются с учётом средних региональных показателей с поправочными коэффициентами. Средняя эксплуатационная (полезная) нагрузка с учётом веса людей, оборудования, техники, мебели, домашней утвари — 100 кгм2. После сведения веса необходимо применить к результату коэффициент запаса 1,2.
Пример подсчёта потребности в сваях
Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:
- с крышей из металлочерепицы,
- стены бревенчатые,
- перекрытия деревянные,
- размер 6 Х 6 м,
- без фундаментальной печи,
- высота стен 2,4 м.
Расчет:
- вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х 24 (периметр) Х 600 = 34560,
- вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200,
- вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080,
- полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.
Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.
Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кгм2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.
Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.
Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук винтовых свай.
Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.
Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.
Расчёт ростверка
Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.
Довольно сложные подсчёты застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только небольших индивидуальных строений:
- Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала стен.
- Голова сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см для монолитного исполнения
- По ширине ростверк не может быть меньше толщины стены.
- Высота должна быть не меньше 30 см для бетона.
- Ростверк должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем почвы.
- Соединение опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.
Более детальная информация по теме:
Расчет несущей способности свайного фундамента
Пример самостоятельного расчета несущей нагрузки свайного фундамента. Исходные данные для всех видов крыш, стен и перекрытий дома. Рассчитываем необходимое количество свай для фундамента.
Источник: fasad-prosto.ru
Станьте первым!