Расчет выдергивающей нагрузки на сваю

РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАГРУЗОК

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твердой консистенции). Свая-стойка практически всю нагрузку на грунт передает через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для про явления сил трения на ее боковой поверхности (рис. 5.8, а). Свая стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, ее несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под ее нижним концом.

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольного усилия висячая свая получает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения сил трения между сваей и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью сваи, так и ее нижним концом (рис. 5.8, б). Несущая способность висячей сваи определяется суммой сопротивлений сил трения по ее боковой поверхности и грунта под острием.

Схема передачи нагрузки сваями на грунты основания а - свая-стойка; б - висячая свая

Рис. 5.8 Схема передачи нагрузки сваями на грунты основания а – свая-стойка; б – висячая свая

Сваи-стойки. Поскольку потеря несущей способности сваей-стойкой может произойти либо в результате разрушения грунта под ее нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, ее расчет на вертикальную нагрузку проводится по двум условиям:

> по условия прочности материала ствола сваи

> по условию прочности грунта под нижним концом сваи.

За несущую способность сваи в проекте принимается меньшая величина.

По прочности материала сваи рассчитываются как центрально сжатые стержни. При высоком ростверке расчет ведется с учетом продольного изгиба на участке сваи, не окруженном грунтом.

Несущая способность сваи по материалу определяется по формуле

F dm = (р(УсУт^Ь А + /a Fl s A aY (5.1)

где (р – коэффициент продольного изгиба, обычно принимаемый равным 1;

ус коэффициент условий работы, принимаемый равным 0.85 для свай сечением менее 0.3×0.3 м и равным 1дпя свай большего сечения;

ут коэффициент условий работы бетона, принимаемый для свай причальных сооружений равным 1;

Rb расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависящее от его класса, кПа;

А – площадь поперечного сечения сваи, м 2 ;

/а – коэффициент условий работы арматуры, принимаемый равным /;

Rs расчетное сопротивление сжатию арматуры, кПа;

Аа площадь сечения арматуры, м 2 .

По прочности грунта под нижним концом сваи несущая способность сваи-стойки определяется по формуле

где ус =1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

А – площадь опирания сваи на грунт, м 2 .

Расчетное сопротивление грунта R для всех видов забивных свай принимается равным 20 МПа.

Для свай, заделанных в невыветрелую скальную породу на глубину не менее 0.5 м, расчетное сопротивление грунта определяется по формуле

где Rcn нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа;

уд коэффициент надежности по грунту равный 1.4;

Id – глубина заделки сваи в скальный грунт, м;

df- наружный диаметр заделанной в скальный грунт части сваи, м.

Висячиесваи. Расчет несущей способности вертикально нагруженных висячих свай производится, как правило, только по прочности грунта, так как по прочности материала сваи она всегда заведомо выше.

Сопротивление висячей сваи по грунту принято определять либо расчетом по таблицам СНиП 2.02.03-85, либо по результатам полевых исследований.

Расчет по таблицам СНиПа, широко применяемый в практике проектирования и известный под названием «практического метода», позволяет определять несущую способность сваи по данным геологических изысканий. К полевым исследованиям относятся испытания свай динамическими и статическими нагрузками, а также испытания грунтов статическим зондированием и эталонной сваей.

Практический метод определения несущей способности висячей сваи базируется на обобщении результатов испытаний большого числа обычных и специальных свай вертикальной статической нагрузкой, проведенных в различных грунтовых условиях с целью установления предельных значений сил трения, возникающих между сваей и окружающим грунтом, и предельного сопротивления грунта под ее концом. В результате составлены таблицы расчетных сопротивлений грунтов, которые позволяют определить сопротивление боковой поверхности (таблица 5.1) и нижнего конца сваи (таблица 5.2) и, просуммировав полученные значения, найти ее несущую способность

УCR RA + Уcflt

где ус коэффициент условий работы сваи в грунте;

Читайте также:
Самое эффективное средство от тараканов в квартире: бытовые, народные, профессиональные

Yrc, Yet – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта согласно СНиП 2.02.03-85 (см. таблицу 5.3);

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

Д – площадь поперечного сечения сваи, м 2 ;

и – периметр поперечного сечения сваи, м;

fi – расчетное сопротивление i-ro слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа;

hi – толщина i-ro слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м (рис. 5.9).

Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи по грунту

Рис. 5.9 Расчетная схема к определению несущей способности висячей сваи по грунту

В формуле (5.4) первое слагаемое представляет собой сопротивление нижнего конца сваи, второе – сопротивление боковой поверхности.

Таблица 5.1 Расчетное сопротивление грунтов по боковой поверхности сваи f, кН/м 2

Расчет выдергивающей нагрузки на сваю

При планировании строительства различных малоэтажных конструкций на винтовых сваях обязательно проведение расчётов предполагаемых нагрузок с учётом влияющих на них факторов. К одной из них относится выдёргивающая сила, которая, в зависимости от важности объекта и его массивности, может дополнительно потребовать проведения полевых испытаний. В результате проводится анализ и сравнивается расчётная нагрузка на сваю с полученными данными, а затем выбирается подходящая свайная конструкция.

Требуется ли учитывать выдёргивающие нагрузки

Свайное основание подвержено множеству нагрузок

При проектировании свайных фундаментов под дом одним из ключевых моментов расчёта несущей способности опор является учёт деформаций. Они влияют не только на устойчивость конструкции основания, а и на возможность образования проседаний.

Особенно это актуально при выполнении строительных работ на рыхлых, скалистых, сейсмически-активных и промерзающих грунтах. То есть такой расчёт требуется проводить в тех случаях, когда расчётная схема устойчивости свай существенно отличается от стандартной.

При строительстве достаточно часто применяют сваи диаметром 108 мм, которых хватает для строительства одноэтажных объектов из древесины или пеноблоков. Опоры обладают высокой прочностью и при этом имеют оптимальную стоимость. Согласно действующим стандартам они способны выдерживать нагрузки в пределах 4-5 т и эффективно справляться с поперечными и продольными сдвигающими силами.

Использование лопастей в конструкции позволяет эффективно справляться с выдёргивающими напряжениями в результате пучения грунта. Однако же сваи 108 мм, несмотря на это, требуют обязательного просчёта на выдёргивание, особенно если требуется возвести двухэтажный дом.

Критерий необходимости учёта выдёргивающей нагрузки

Согласно СП 22.13330.2011, критерием для учёта выдёргивающей нагрузки является выполнение следующего условия:

формула монтаж опоры

где Fn – нормативная выдергивающая сила;

Gn – нормативный вес свайного основания;

β – угол действия выдёргивающей силы относительно вертикали;

γс – коэффициент, определяющий условия работы сваи;

R“0 – расчётная величина сопротивления грунта обратной засыпки;

A0 – величина площади проекции верхней части свайного основания на плоскость, которая перпендикулярна направлению действия выдёргивающей силы.

Выдергивающая нагрузка может быть не учтена только в том случае, когда она по направлению действия совпадает с осевой линией винтовой сваи.

Как определить коэффициент условий работы сваи

Чтобы определить γс, необходимо воспользоваться следующей формулой:

где γ1 может принимать значения 0,8, 1,0 или 1,2 при расстояниях между осями опор под дом равными 1,5, 2,5 и 5 м соответственно;

γ2 принимается равным 1,0 при нормальных режимах монтажа свай, либо 1,2 — при аварийном и монтажном режиме работы;

γ3 может принимать следующие значения:

  • 1,0 – при промежуточном прямом распределении устройств;
  • 0,8 – для промежуточных угловых, свайных, свайно-угловых, концевых распределениях порталов устройств;
  • 0,7 – для специальных порталов устройств.

γ4 может быть равным 1,0 при использовании грибовидных оснований и анкерных плит с защемлёнными стойками в грунте, либо 1,15 для анкерных плит с шарнирными опорами на основание.

Как определить сопротивление грунта обратной засыпки

Сопротивление грунта под подошвой стоек вычисляется по следующей формуле:

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы. Первый коэффициент определяется на основе Таблицы 1, а второй принимается равным 1.

Таблица 1.

Таблица 1. Значения коэффициента γс1 для различных типов грунта

Значения коэффициента γс1 для различных типов грунта Коэффициенты М с различными индексами, которые присутствуют в формуле (3), берутся из Таблицы 2.

Таблица 2.

Таблица 2. Значения коэффициентов М в зависимости от угла внутреннего трения

Остальные переменные, присутствующие в формуле (3), определяются в соответствии с СП 22.13330.2011.

Максимальное давление на грунтовые слои подошвы фундамента под воздействием вертикальных и горизонтальных нагрузок в одном или обоих направлениях не должно превышать расчётную величину, равную 1,2 R.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Расчёт винтовых свай под дом необходимо определять с учётом основных и особых нагрузок отдельно или при их одновременном воздействии. Кроме того, нужно выполнять расчёты по основным типам деформаций. При этом обязательно учитывается тип грунта и материала свай.

Определение основных параметров для расчётов может быть выполнено также при помощи полевых испытаний. При наличии неточной информации о несущих способностях нестабильного грунта может потребоваться дополнительное тестовое бурение в нескольких местах участка.

Основное условие для проведения расчётов Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

Читайте также:
Ремонтная смесь для бетона

Набивная свая

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Параметр FR определяется на основе проведения расчётов на опрокидывание со сжатием или выдёргиванием. Среди двух рассчитанных величин выбирается та, которая имеет наименьшее значение.

Расчёт выдёргивающей нагрузки

Формула для вычисления выдёргивающей нагрузки F на фундамент имеет следующий вид:

где γf – коэффициент, характеризующий надёжность несущей конструкции, который в данном случае берётся равным 0,9;

Gn – значение веса конструкции фундамента;

γс – коэффициент условий работы, который принимается равным 1;

Fu,a – предельное сопротивление винтовых свай на выдёргивание;

γn – коэффициент надёжности сваи.

Выдёргивающее сопротивление зависит только от величины бокового трения.

Винтовые опоры диаметром 108 мм

На основе расчётов выдёргивающей нагрузки определяют диаметр винтовых свай, которые потребуются для создания надёжного основания.

Если нагрузки на выдёргивание имеют значительную величину, то применяют буронабивные сваи с выполнением уширения пятки либо винтовые с диаметром более 108 мм. Наиболее устойчивыми к выдёргивающим силам являются буронабивные конструкции.

Однако их применение невозможно на грунтах с непробиваемыми пластами. Поэтому проектировщику приходится принимать достаточно сложное решение по возникшим технических проблемам.

Основным преимуществом применения винтовых свай диаметром 108 мм является возможность передачи выдёргивающих нагрузок в грунт. Дом построенный на их основе будет иметь более выгодную конструкцию, чем при использовании буронабивных опор, по параметру веса, надёжности и распределения нагрузки.

Испытания свай на выдёргивающие нагрузки

Для определения выдёргивающих нагрузок проводят статические испытания винтовых свай. При наличии песчаных слоёв грунта измерения проводят через 3 суток, а для глинистых — только после 6 суток. Для буронабивных свай испытательные работы следует выполнять только после набора бетоном прочности, определяемой по данным взятых образцов, созданных во время закладки опоры.

Испытания на вдавливание

Испытание винтовых свай статическим методом

В перечень основных испытаний на вдавливание опор под дом входят следующие этапы:

  1. Равномерная нагрузка.
  2. Дифференцированная нагрузка.
  3. Дифференцированная нагрузка, выполняемая по гистерезисной зависимости.

Величина нагрузки определяется необходимостью определения заданного уровня точности измерений. Обычно для равномерной нагрузки она составляет 0,07-0,1 от общей расчётной, а для дифференцированной – 0,2-0,4 для начальной ступени и 0,07-0,1 для последующих.

Переход между степенями нагружения осуществляется только после определения выхода на полную остановку усадки. Критерием является отсутствие изменений в течение 2-х последних часов наблюдения. Исключением из данного правила становятся песчаные и глинистые грунты, где создаётся необходимость проведения ускоренных испытаний. В таком случае вывод о стабилизации сваи принимается в течение часа при отсутствии смещений менее 0,1 мм.

На каждой ступени нагружения регистрируют показания измерительных приборов о вертикальном смещении сваи. Интервалы замеров длятся от 15 до 30 минут. Общее количество интервалов должно быть не менее трёх. Если выбрано нечётное число ступеней, то нагрузку на первой принимают равной величине всех последующих. После этого строят временную зависимость от вертикального смещения, а затем сравнивают с нормативным значением СП 22.13330.2011. Предельным считается такое значение, которое соответствует 0,1 от нормативной нагрузки.

Посмотрите видео, как проводится испытание опор с помощью вдавливания.

Испытания на выдёргивание

Испытания на выдёргивание винтовых свай под дом диаметром 108 мм определяются параметрами грунта, а также величиной предполагаемых нагрузок. Включают в себя следующие виды нагружения:

  • Увеличивающаяся ступенчатая нагрузка с выжиданием достижения стационарного состояния в положении сваи.
  • Пульсирующее ступенчатое воздействие с повышением нагрузки в несколько этапов: 1,25, 2,5 либо 5 мс. Суть заключается в проведении нагружения на каждой ступени от нуля до максимума, а затем полностью убирается без выжидания выхода в стационарное состояние. Изменение ступеней осуществляется только после стабилизации смещения опоры по вертикали по сравнению с предыдущей.
  • Знакопеременная нагрузка. На опору действует многократное нагружение одинаковой величины на выдёргивание и вдавливание, которые изменяют свой знак при переходе через ненагруженную точку.
  • Непрерывно возрастающая нагрузка – на сваю действует постоянная выдёргивающая сила. При изменении величины нагружения не выжидают полной стабилизации, так как вполне достаточно достижения некоторого условного значения. Предельным значением нагрузки считается такое, когда перемещение опоры вверх не превышает 0,1 от величины её диаметра. Для переменных нагрузок и пульсирующих изменение положения не должно быть больше, чем 0,05 от диаметра сваи.

Выполнение испытаний для винтовых свай рекомендуется для уточнения расчётных значений сопротивления фундамента на выдёргивание и вдавливание.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Испытания винтовых опор

Читайте также:
Покраска камина: чем и как это делать?

Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

  • Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
  • Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
  • Знакопеременным или пульсирующим нагружением.

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Пригрузка вдоль оси определяется плотностью грунта и его структурой. Численно она определяется путём деления теоретического числа оборотов сваи к реальному. Если соотношение имеет значение менее 1, то пригрузка повышается, а при большем — снижается. Оптимальным вариантом, который говорит о правильности настройки испытательной установки, считается равенство полученного значения единице.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Заключение

После проведения расчётов и полевых испытаний на выдёргивающие нагрузки для свай диаметром 108 мм под дом проектировщиком решается вопрос о том, какую конструкцию фундамента выбрать и как разместить опоры. Было показано, как провести все необходимые расчёты по определению нагружения на выдёргивание, позволяющие избежать множества проблем при эксплуатации объекта.

Описаны процедуры проведения полевых испытаний на вдавливание и выдёргивание свай, которые являются дополнительным контролем правильности расчётов, а также источником сведений о несущей способности грунта.

Методика расчета
несущей способности
винтовых свай

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектно-конструкторских и строительных организаций, занимающихся проектированием и возведением фундаментов.

Настоящие рекомендации разработаны с целью создания документа, устанавливающего требования по проектированию фундаментов из винтовых свай и обеспечения необходимого уровня надежности возведения и эксплуатации фундаментов из них. В рекомендациях учтены требования действующих нормативных документов на территории России по вопросам проектирования и устройства свайных фундаментов.
Рекомендации разработаны на основе выполненных комплексных исследований по определению несущей способности и осадки винтовой сваи, позволяющих в совокупности прогнозировать и программировать процессы взаимодействия винтовых свай с грунтовым основанием при различных траекториях их загружения.

Широкое внедрение многовитковых свай в практику строительства возможно при проведении экспериментальных и расчетно-теоретических исследований с определением несущей способности свай, экспериментальным путем и расчетным с использованием действующих нормативных документов.

Согласно программе исследований был разработан испытательный стенд, для испытания винтовых свай в натурных (полевых) условиях.

“Циркон” – представляет собой сборно-разборную металлическую стержневую конструкцию перамидального типа с треугольным основанием, рассчитанную на нагрузку 30 тнс. При натяжении муфт длина стержней может регулироваться в диапазоне нескольких десятков сантиметров, что обеспечивает точность совмещения крепежного соединения с сваей, а так же соосность приложения нагрузки на испытываемую сваю.
Нагрузка на сваи осуществляется с помощью гидравлического домкрата грузоподъемностью 25т.

Для измерения осадки опытной сваи применяется механические приборы: ИЧ-50; ИЧ-10-2М; прогибомер ПМ-3 и др.

Полевые испытания свай проводят в соответствии с ГОСТ 5686-94 для определения несущей способности и перемещении (деформаций) с последующим сравнением полученных данных с расчетными. Согласно ГОСТ 5686-94 сваи в полевых условиях испытывают следующими видами нагрузок: статической — осевое вдавливание, горизонтальное перемещение и осевое выдергивание свай (для всех видов свай, кроме бетонных).

1. Общие положения.
Настоящее Руководство составлено с учетом требований соответствующих глав СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», на основании результатов полевых испытаний вдавливающими и выдергивающими нагрузками. Предназначено для расчета несущей способности по грунту буро-завинчиваемых и многовинтовых свай фундаментов зданий и сооружений нормального и пониженного уровней ответственности в обычных грунтовых условиях. Свайные фундаменты, предназначенные для строительства на вечномерзлых, просадочных и набухающих грунтах, на подрабатываемых территориях, на площадках с наличием неблагоприятных инженерно-геологических процессов, в сейсмических районах и других особых условиях, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых соответствующими нормативными документами к проектированию и строительству в этих условиях. Допустимую расчетную нагрузку на сваю N следует определять в соответствии с п. 3.10 СНиП 2.02.03-85 (п. 7.1.11 СП 24.13330.2011).
2. Сбор исходных данных.
Данные инженерно-геологических изысканий:
– наименование грунтов (песчаные, пылевато-глинистые грунты и др.);
– φ – расчетное значение угла внутреннего трения грунта, градусы, по результатам инженерно-геологических
изысканий, а также приложения В ДБН В.2.1-10-2009 (приложение 1 СНиП 2.02.01-83);
– С1 – расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа (тс/м2), по результатам инженерно-
геологических изысканий, а также приложения В ДБН В.2.1-10-2009 (приложение 1 СНиП 2.02.01-83);
– γ1 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов (плотность), залегающих выше лопасти сваи, по
результатам инженерно-геологических изысканий;
– плотность песчаных грунтов (средней плотности и плотные), по результатам инженерно-геологических изы-
сканий;
– IL – показатель текучести пылевато-глинистых грунтов, по результатам инженерно-геологических
– е – коэффициент пористости, по результатам инженерно-геологических изысканий.

Читайте также:
Преимущества и недостатки параметрической мебели, необычные модели

3. Расчет несущей способности свай по грунту.
Несущую способность Fd кН (тc), буро-завинчиваемой, а также многовинтовой сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и
длиной L < 10 м, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле:
Fd = Sinβ х Σ [ γс х ( a1 х С1 + a2 х g1 х hi ) х А ] + γс х U х ƒi х ( Hi – d ),
где β – угол между вертикальной осью сваи и плоскостью винта сваи (см. раздел 2);
γс – коэффициент условий работы соответственно для сжимающей и выдергивающей нагрузок, принимаемый
по табл. 1;

a1, a2 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 2 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ (см. раздел 2) (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d – см. раздел 2);

С1 – расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа (тс/м2) (см. раздел 2);
γ1 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды) (см. раздел 2);
hi – глубина залегания каждой i-й лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой –
от уровня планировки, м (см. раздел 2);
А – проекция рабочей площади лопасти, м2, т. е. за вычетом площади сечения ствола, вычислить по геометрическим параметрам лопасти и ствола сваи;
ƒi – расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл. 3,
осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи;

U – периметр ствола сваи, м, вычислить по геометрическим параметрам ствола сваи;
Hi – длина ствола сваи, погруженной в грунт, измеряемая от поверхности грунта до первой лопасти, м (см. раздел 2);
d – диаметр лопасти сваи, м (см. раздел 2).
Примечания:
1. При определении несущей способности завинчиваемых многовинтовых свай, при действии вдавливающих нагру-
зок, характеристики грунтов в табл. 2 относятся к грунтам, залегающим под лопастью, а при работе на выдергивающие нагрузки – над лопастью сваи.
2. Глубина заложения лопасти от уровня планировки (Нi) должна быть не менее 5d при пылевато-глинистых грунтах и не менее 6d – при песчаных грунтах (где d – диаметр лопасти).

Пример:
Расчет несущей способности свай Серии TK89*1500 по грунту.
Fd = Sin79 х Σ [ γс х ( a1 х С1 + a2 х g1 х hi ) х А ] + γс х U х ƒi х ( Hi – d )
Пески гравелистые и крупные.
_________________________________

плотные: Р=1.8 тнс/м³; С=0.2 тнс/м²; φ=43°; е=0.45; a1=64.9; a2=44.4; ƒi=1.66 тнс/м².
Fd (сжатие) 1 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.728 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.778 ) х 0.0033
] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.828 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.878 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4
х 1.8 х 0.928 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.978 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.028 ) х 0.0033 ] +
[0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.078 ) х 0.0033 ] ) + 0.8 х 0.24 х 1.66 х ( 0.728 – 0.076 ) = 0.98 х ( 0.19 + 0.2 + 0.21 + 0.22 + 0.23
+ 0.24 + 0.25 + 0.26 ) + 0.21 = 2 тнс
Fd (сжатие) 2 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.13 ) х 0.003 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.18 ) х 0.0026 ] +
[ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.23 ) х 0.0023 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.28 ) х 0.0019 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х
1.8 х 1.33 ) х 0.0022 ] ) = 0.98 ( 0.25 + 0.22 + 0.2 + 0.18 + 0.21 ) = 1 тнс
Fd (сжатие) = Fd (сжатие) 1 + Fd (сжатие) 2 = 2 + 1 = 3 тнс
Fd (выдергивание) = ( ( 3 – 0.98 х 0.21 ) / 0.8 ) х 0.6 = 2.1 тнс ( без учета работы нижнего конца сваи )
________________________________

Читайте также:
Рейтинг лучших беспроводных гарнитур для телефона 2022: обзор Bluetooth-гарнитуры с самым хорошим микрофоном для смартфона, лучшие по качеству

средней плотности: Р=1.7 тнс/м³; С=0.1 тнс/м²; φ=40°; е=0.55; a1=64.9; a2=44.4 ƒi=1.27 тнс/м².
Fd (сжатие) 1 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.728 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.778 ) х 0.0033
] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.828 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.878 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4
х 1.7 х 0.928 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.978 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.028 ) х 0.0033 ] +
[0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.078 ) х 0.0033 ] ) + 0.8 х 0.24 х 1.27 х ( 0.728 – 0.076 ) = 0.98 х ( 0.16 + 0.17 + 0.18 + 0.19 + 0.2
+ 0.21 + 0.22 + 0.23 ) + 0.16 = 1.7 тнс
Fd (сжатие) 2 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.13 ) х 0.003 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.18 ) х 0.0026 ] +
[ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.23 ) х 0.0023 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.28 ) х 0.0019 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х
1.7 х 1.33 ) х 0.0022 ] ) = 0.98 ( 0.22 + 0.2 + 0.18 + 0.16 + 0.19 ) = 0.9 тнс
Fd (сжатие) = Fd (сжатие) 1 + Fd (сжатие) 2 = 1.7 + 0.9 = 2.6 тнс
Fd (выдергивание) = ( ( 2.6 – 0.98 х 0.19 ) / 0.8 ) х 0.6 = 1.8 тнс ( без учета работы нижнего конца сваи )
________________________________

СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 (с Изменениями N 1, 2, 3)

Ж.1 При строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др. или при консервации сооружений, а также для условий периода строительства, если до передачи на сваи проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного промерзания-оттаивания или выполняется искусственное замораживание грунтов (при строительстве метро или эксплуатации помещений с отрицательной температурой). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания свай в период строительства.

Ж.2 Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию

, (Ж.1)

где – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, принимаемая согласно указаниям Ж.3;

– площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта или слоя искусственно замороженного грунта, м;

– расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т.п.);

– расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН, принимаемое по указаниям Ж.4;

– коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

– коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

Ж.3 Расчетную удельную касательную силу морозного пучения , кПа, следует определять, как правило, опытным путем. При отсутствии опытных данных допускается принимать значение по таблице Ж.1 в зависимости от вида и характеристик грунта.

Грунты и их характеристики

Читайте также:
Проекты круглых домов как новый тренд в строительстве: Советы +Фото и Видео

Значения , кПа, при глубине сезонного промерзания-оттаивания , м

Супеси, суглинки и глины при показателе текучести 0,5, крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые при показателе дисперсности 5 и степени влажности 0,95

Супеси, суглинки и глины при 0,250,5, крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые при 1 и степени влажности 0,8 0,95

Супеси, суглинки и глины при 0,25, крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, пески мелкие и пылеватые при 1 и степени влажности 0,60,8

1 Для промежуточных глубин промерзания принимается интерполяцией.

2 Значения для грунтов, используемых при обратной засыпке котлованов, принимается по первой строке таблицы.

3 В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные значения умножают на коэффициент: при гладкой бетонной необработанной – 1; при шероховатой бетонной с выступами и кавернами до 5 мм – 1,1-1,2, до 20 мм – 1,25-1,5; при деревянной антисептированной – 0,9; при металлической без специальной обработки – 0,8.

4 Для сооружений класса КС-1 значения умножают на коэффициент 0,9.

Таблица Ж.1 (Измененная редакция, Изм. N 1).

Ж.4 Расчетное значение силы , кН, удерживающей сваи от выпучивания, следует определять по формуле

, (Ж.2)

где – периметр сечения поверхности сдвига, м, принимаемый равным периметру сечения сваи;

– толщина -го слоя талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя промерзания-оттаивания, м;

– расчетное сопротивление -го слоя талого грунта сдвигу по поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3.

Ж.5 При проектировании свайных фундаментов с ростверками на средне- и сильнопучинистых грунтах следует учитывать действие нормальных сил морозного пучения грунтов на подошву ростверков.

Ж.6 Расчет отрицательной силы трения оттаивающих грунтов на сваи.

При оттаивании сезонномерзлых или искусственно замороженных грунтов происходит их оседание, в результате чего на боковую поверхность свай действуют отрицательные (негативные) силы трения, направленные вертикально вниз.

Предельно допускаемая нагрузка на сваю

В ПК ЛИРА-САПР при расчете несущей способности свай (КЭ57 как для одиночных свай, так и для свайных кустов с учетом взаимовлияния) вычисляется их несущая способность Fd («предельное сопротивление» по терминологии изменения №1 к СП 24.13330.2011). Чтобы получить предельную нагрузку N по формуле 7.2 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» необходимо Fd из результатов расчета умножить на все коэффициенты.

γ = 1.15 (коэффициент условий работы для куста свай; в изменении №1 к СП 24.13330.2011 удалено)
γn = 1.15 (коэффициент надежности по назначению для сооружений II уровня ответственности)
γk = 1.4 (коэффициент надежности по грунту для определения Fd расчетом)

Предельная нагрузка по СП 24.13330.2011 (без изменений) на сваю будет равна:

Тогда при значениях на мозаике «относительной несущей способности (N/Fd)» меньше значения 0.71 свая несет данную нагрузку, а при значениях больше ― не несёт.

Предельная нагрузка в СП 24.13330.2011 (с учетом изменений №1-3) на сваю будет равна:

Тогда при значениях на мозаике «относительной несущей способности (N/Fd)» меньше значения 0.62 свая несет данную нагрузку, а при значениях больше ― не несёт.

Мозаика относительной несущей способности показывается по соответствующей кнопке в блоке «Инструменты» вкладки «Создание и редактирование». Показывается значение нагрузки на сваю (заданную в параметрах свайного куста или перенесённую из результатов расчета, см. в конце статьи https://rflira.ru/kb/4/127/) деленное на значение несущей способности (предельное сопротивление) Fd посчитанное в соответствии с заданными параметрами свайного куста.

Несущая_способность_сваи

СП_24-2011_с-изм_1-3_п-7-1-11

Выдержка из СП 24.13330.2011, декабрь 2019

7.1.11* Допускаемую нагрузку на сваю (Fdc.g) в составе фундамента или одиночную сваю следует определять, исходя из условия:

pile_f7.2.png

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю от наиболее невыгодного сочетания нагрузок, действующих на фундамент, определяемая в соответствии с 7.1.12;

Fd — предельное сопротивление грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи и определяемая в соответствии с подразделами 7.2 и 7.3;

γn — коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый по ГОСТ 27751, но не менее 1;

γc.g — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным:

1,2 — если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой;

1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта или по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом с использованием таблиц свода правил, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

Читайте также:
Ремонт измерительной рулетки: устройство внутри. Как починить и собрать строительную рулетку?

1,4 (1,25) — для фундаментов опор мостов при низком ростверке, на висячих сваях (сваях трения) и сваях-стойках, а при высоком ростверке — только при сваях-стойках, воспринимающих сжимающую нагрузку независимо от числа свай в фундаменте;

1,5 — если несущая способность сваи определена расчетом с использованием компьютерных программ на основании численного моделирования.

Для фундаментов опор мостов и для гидротехнических сооружений при высоком или низком ростверке, подошва которого опирается на грунты с модулем деформации Е < 5 МПа, и висячих сваях, воспринимающих сжимающую нагрузку, а также для любых сооружений при любом виде ростверка и висячих сваях и сваях-стойках, воспринимающих выдергивающую нагрузку, γc.g принимают в зависимости от числа свай в фундаменте:

При 21 свае и более 1,4 (1,25);
От 11 до 20 свай 1,55 (1,4);
» 6 » 10 » 1,65 (1,5);
» 1 » 5 » 1,75 (1,6).

Для фундаментов из одиночной сваи под колонну при нагрузке на забивную сваю квадратного сечения более 600 кН, набивную или буровую сваю — более 2500 кН, значение коэффициента γc.g следует принимать равным 1,4, если несущая способность сваи определена по результатам испытаний статической нагрузкой, и 1,6, если несущая способность сваи определена другими способами.

1 В скобках даны значения γc.g в случае, когда несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчетом по результатам статического зондирования грунтов.

2 При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, следует определять с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности по нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.

3 Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20% (кроме фундаментов опор линий электропередачи).

4 Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра, льда и навала судов, воспринимаемых наиболее нагруженной сваей, расчетную нагрузку допускается повышать на 10% при четырех сваях в ряду и на 20% при восьми сваях и более. При промежуточном числе свай процент повышения расчетной нагрузки определяют интерполяцией.

5 При расчете сваи в составе большеразмерных кустов и полей свай на основании численного моделирования допускается учитывать возможность увеличения предельного сопротивления грунта основания сваи по сравнению с предельным сопротивлением грунта основания одиночной сваи.

Как рассчитать несущую способность сваи по материалу

Свайно-ростверковые фундаменты пользуются заслуженной популярностью среди тех частных застройщиков, которые хотят возвести качественное основание в максимально сжатые сроки на ландшафте сложной структуры. Ведь ростверк может быть незаглубленным или малозаглубленным, а это существенная экономия средств на его возведение.

Несущая способность свай

Несущая способность свай — это максимальная величина нагрузки, которую способна выдерживать погруженная в грунт свая, не подвергаясь деформациям.

  • Методы определения несущей способности сваи
  • Методы определения несущей способности грунта
  • Несущая способность свай СНИП
  • Несущая способность буронабивной сваи
  • Несущая способность забивной ЖБ сваи
  • Несущая способность винтовой сваи
  • Как улучшить несущую способность сваи
    • Инъектирование грунта
    • Увеличение диаметра опорной подошвы сваи

    Несущая способность свай

    Существует два типа несущей способности свай — по материалу изготовления и по грунту. Данные о несущей способности конструкции исходя из ее материала могут быть получены при проведении теоретических расчетов, тогда как определение несущей способности сваи по грунту требует проведения практических исследований на месте строительства.

    Определение несущей способности фундамента

    Чтобы сделать расчет фундамента на прочность, собирают нагрузки от наземной части постройки и прибавляют вес свайных элементов вместе с ростверком и монолитной плитой.

    Масса дома складывается из веса элементов:

    • вертикальных ограждений (стен, перегородок);
    • междуэтажных и подвальных перекрытий;
    • системы стропил, ферм и кровельного покрытия;
    • наружной отделки со слоями изоляции;
    • оборудования, коммуникаций, техники, людей;
    • снега и ветрового давления;
    • фундамента.

    Определение несущей способности фундамента

    Все составляющие тщательно высчитывают, затем складывают, применяют коэффициент прочности и получают общую нагрузку на основание. Если предполагают пристройки со временем, давление от них также учитывают при нахождении несущей способности.

    Если полученное значение меньше расчетного, вариант принимается и строительство ведется по плану. В ином случае используют метод уширения подошвы сваи или увеличения количества стержневых элементов. Расширение опорной части лучше предусматривать для винтовых свай, когда можно значительно увеличить диаметр лопастей.

    Для жб элементов используют метод сверления буром-расширителем или делают камуфлетные сваи. Максимально повышает несущие свойства способ инъектирования грунта, когда в пространство между свайными стержнями подается раствор из песка и цемента на 1,5 – 2,0 метра ниже опоры столба.

    Виды свай и их параметры

    Разнообразие типоразмеров этих изделий связано с применением их под конкретные виды возводимых объектов.

    В частном домостроении преимущественно используются винтовые элементы фундаментов с диаметрами трубы от 89 до 159мм. Так, допустимая нагрузка на винтовую сваю 89мм делает возможным их применение при возведении каркасных одноэтажных домов, веранд и беседок. С увеличением диаметра трубы увеличивается цена и расширяется диапазон их применения: 108мм, 133мм и 159мм – для устройства фундаментов двухэтажных каркасных домов, а также одноэтажных из бруса, пенобетона и кирпича.

    А допустимая нагрузка на винтовую сваю 325мм приемлема при использовании её в проектировании тяжёлых конструкций домов или промышленных объектов.

    При расчётах допустимых нагрузок на сваи используют такой важный параметр, как площадь её конструктивного элемента – лепестковой подошвы.

    При этом за радиус подошвы принимают расстояние от центра сваи до крайней (образующей контур лепестка) точки.

    Свайный фундамент расчет количества материалов: как найти нагрузку на основание, пример расчета буронабивной основы и главные схемы размещения, оптимальное расстояние

    Для вычисления площади используют известную математическую формулу: возведённый в квадрат радиус лопастей умножают на 3,14 (число Пи). Для разных диаметров труб она составляет:

    • 89мм – 490см2;
    • 108мм –706см2;
    • 159мм – 1590см2;
    • 325мм – 9567см2 (для расчётов значения диаметров лопастей всегда берут в сантиметрах).

    На выбор длины детали влияют характер грунта (в том числе уровень его промерзания) и перепады высот на стройплощадке.

    Длина свай стандартизована и составляет:

    • для коротких – 160-250см;
    • для длинных – до 11,5м (с шагом 50см).

    При правильной установке они должны упираться лопастями в плотный слой грунта.

    Испытание свай статическими горизонтальными нагрузками

    Пpибоpы для измеpения гоpизонтальных пеpемещений испытываемой сваи устанавливают в плоскостях, паpаллельных плоскости действия силы, не менее двух: на уpовне повеpхности гpунта и на уpовне пpиложения гоpизонтальной нагpузки.

    Hагpужение сваи статической гоpизонтальной нагpузкой (рисунок 4) и снятие отсчетов по пpибоpам пpоизводят в соответствии с тpебованиями как для испытаний натуpной сваи вдавливающими и выдергивающими нагрузками.

    Рисунок 4– Схема установки стенда для испытания свай горизонтальными нагрузками

    За кpитеpий условной стабилизации дефоpмации пpинимают скоpость гоpизонтального пеpемещения сваи на каждой ступени пpиложения гоpизонтальной нагpузки, не пpевышающую 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений по пpибоpам, pасположенным на уpовне пpиложения гоpизонтальной нагpузки. Hагpузка пpи испытании гpунтов гоpизонтальной нагpузкой пpи инженеpных изысканиях для стpоительства должна быть доведена до значения, вызывающего гоpизонтальное пеpемещение сваи не менее 40 мм на уpовне пpиложения нагpузки, назначенном пpогpаммой испытаний. Hагpузка пpи контpольном испытании сваи гоpизонтальной нагpузкой пpи стpоительстве не должна пpевышать pасчетную гоpизонтальную нагpузку на сваю, указанную в пpоекте свайного фундамента.

    Расчет ростверка

    Схематическое отображение соединения свай фундамента с роствертком

    Конструкция свайно-ростверковых фундаментов подразумевает установку специальной подушки, на которой уже монтируются несущие стены. Этот ростверк равномерно распределяет нагрузку от здания на все опоры одновременно и проектируется отдельно.

    Ростверк – это бетонная, железобетонная или сборная лента, жестко соединенная методом армирования со сваями. Она распределяет массу по всем сваям одновременно, поэтому нужно обязательно рассчитать его размеры и габариты.

    Расчет ростверка

    Тут используются специальные расчеты, найти их можно в специальной литературе, а профессиональные проектировщики делают их обязательно, ведь от этого зависит количество установленных свай.

    Для соединения свай и обеспечения дополнительной жесткости ростверк дополнительно армируют стальными прутьями диаметром 12 мм в различных направлениях. Арматуру нужно полностью спрятать в бетон, чтобы не допустить распространения коррозии. Рассчитать, сколько и какой арматуры нужно использовать, можно по готовым формулам или с учетом поясности ростверка.

    Нормативные документы

    Главное меню

    СНиП (2003) СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

    12.1. Свайные фундаменты опор воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций допускается применять во всех видах грунтов, в которых обеспечиваются возможность их погружения и экономическая целесообразность.

    12.2. Для свайных фундаментов опор воздушных линий электропередачи не допускается применение булавовидных, пирамидальных и ромбовидных свай.

    12.3. Глубина погружения свай в грунт, воспринимающих выдергивающие или горизонтальные нагрузки, должна быть не менее 4,0 м, а для фундаментов деревянных опор – не менее 3,0 м.

    12.4. Деревянные сваи для фундаментов деревянных опор воздушных линий электропередачи допускается применять независимо от наличия и положения уровня подземных вод. При этом в зоне переменной влажности необходимо предусматривать усиленную защиту древесины от гниения.

    12.5. Несущую способность забивных висячих и набивных свай, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять соответственно по формулам (8) и (11) с учетом указаний, приведенных в и 12.8; при этом коэффициент условий работы gс в формулах (8) и (11) следует принимать:

    для нормальных промежуточных опор 1,2

    в остальных случаях 1,0

    12.6. Несущую способность забивных и набивных свай, работающих на выдергивание, следует определять по формулам (10) и (14) с учетом дополнительных указаний, приведенных в пп. ; при этом коэффициент условий работы gс в формулах (10) и (14) следует принимать для опор:

    нормальных и промежуточных 1,2

    анкерных и угловых 1,0

    если удерживающая сила веса свай и

    ростверка равна расчетной

    выдергивающей нагрузке 1,0

    если удерживающая сила составляет

    65 % и менее расчетной

    выдергивающей нагрузки 0,6

    в остальных случаях по интерполяции

    12.7. Расчетные сопротивления грунта под нижним концом забивных свай R и расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай fi в фундаментах опор воздушных линий электропередачи принимаются по табл. 1 и 2, причем в фундаментах нормальных опор расчетные значения fi для пылевато-глинистых грунтов при их показателе текучести IL ³ 0,3 следует повышать на 25 %.

    12.8. Расчетные сопротивления грунта на боковой поверхности забивных свай fi, вычисленные в соответствии с требованиями п. 12.7, должны быть умножены на дополнительные коэффициенты условий работы приведенные в табл. 19.

    d – диаметр круглого, сторона квадратного или большая сторона прямоугольного сечения сваи;

    Н – горизонтальная составляющая расчетной нагрузки;

    N – вертикальная составляющая расчетной нагрузки,

    12.9. При расчете на выдергивающие нагрузки сваи, работающей в свайном кусте из четырех свай и менее, расчетную несущую способность сваи следует уменьшить на 20 %.

    Для свай, воспринимающих выдергивающие нагрузки, допускается предусматривать погружение их в лидерные скважины, при этом разница между поперечным размером сваи и диаметром лидерной скважины должна быть не менее 0,15 м.

    Расчет осадки свай

    В СП предусматривается несколько расчетных схем, учитывающих размещение свай относительно друг друга. При этом все они основываются на линейно-деформируемой модели грунта, но при надлежащем обосновании могут применяться и другие варианты. Основным условием расчета на осадки любого типа свайных фундаментов является определение значения его возможных деформаций, не превышающих предельных показателей.

    где S– общая осадка;

    Su – предельная деформация.

    По СНиП висячие сваи рассчитываются на осадки как условный фундамент, границы которого на уровне пяты выходят за пределы общей площади реально расположенных лент или кустов свай. В актуализированной версии СП предусмотрен несколько иной алгоритм расчета.

    Одиночные сваи

    Существует ряд формул, определяющих осадку:

    висячие сваи, не имеющие уширения в зоне пяты

    где N – принимаемая сваей вертикально направленная нагрузка, МН;

    l – линейный размер сваи, а именно – ее длина, м;

    Расчет осадки свай

    здесь, d – наружный диаметр сваи, м.

    Если поперечное сечение является не круглым, а квадратным, прямоугольным, тавровым или двутавровым, то для определения условного диаметра применяется формула:

    здесь А – соответствует табличному значению площади поперечного сечения.

    υ – коэффициент Пуассона;

    Расчет осадки свай

    параметр, учитывающий увеличение расчетной осадки, возникающее по причине сжатия ствола –

    стоячие сваи и висячие с уширением в зоне пяты

    Значения модуля сдвига и коэффициента Пуассона зависят от характеристик грунтовых пластов. Они принимаются путем послойного суммирования и осреднения в результате деления полученной цифры на количество присутствующих слоев в пределах глубины погружения сваи.

    Свайный куст

    Расчет осадки свай

    Расчет свайной группы на осадки основывается на взаимодействии подземных опор между собой. В этом случае определяется дополнительная деформация сваи, расположенной на определенном расстоянии (ɑ) от нагружаемой сваи.

    Если распределение нагрузок между сваями в одном кусте известно, то при вычислении осадки каждой из них используется формула:

    где s(N) – определяемая по вышеприведенной формуле осадка (для одиночно расположенной сваи);

    Свайное поле

    Расчет осадки свай

    Расчет, в данном случае, рекомендуется выполнять иначе, нежели в двух предыдущих вариантах. Для этого существует формула:

    На размещенном ниже рисунке показано, что такое границы условного фундамента относительно крайних рядов свай:

    а) вертикально расположенных;

    б) наклонно расположенных.

    Расчет осадки свай

    Осадка свайного поля вычисляется методом послойного суммирования. В этом случае в зоне условного фундамента масса грунта в учет не принимается, а в качестве нагрузки учитывается лишь прямое воздействие расчетных усилий на свайный фундамент.

    При расчетах методом послойного суммирования для свайного поля, берут во внимание то, что общая величина осадки находится в зависимости от шага свайных опор в пределах площади поля. Но здесь возникает определенная сложность, так как шаг может иметь переменную величину

    В этом случае вариант послойного суммирования усложняют методом ячейки, используя при расчетах другие схемы и формулы, детально указанные в СП.

    Принцип метода послойного суммирования

    Расчет осадки свай

    Его суть описана в СП , являющихся актуализированной редакцией СНиП *. Она состоит в следующем. Вертикальные усилия на фундамент расчленяют на несколько участков, соответствующих толщине грунтовых слоев, которые характеризуются однородным составом и свойствами. На расчетной схеме криволинейная эпюра изменяется на ступенчатую. В каждом слое определяют работу на сжатие без бокового расширения. При этом общую осадку вычисляют методом послойного суммирования.

    В процессе расчета строят схему распределения напряжений, а при расчетах пользуются специальными формулами, указанными в СП, и размещенными там же таблицами. Пример схемы показан на рисунке ниже.

    Комбинированный фундамент

    Свайно-плитная конструкция подземной части дома применяется в целях снижения осадок и более равномерного распределения нагрузок. Такой фундамент эффективно работает в сложных грунтовых условиях, сочетая сопротивление нагрузкам как свай, так и плиты. Расчет осадки, в данном случае, включает в себя определение:

    Расчет осадки свай

    • усилий в сваях и плите;
    • деформаций и перемещений комбинированного фундамента в целом, а также его отдельных составляющих;
    • нагрузок в процентном отношении на каждую из свай и определенные участки плиты.

    Правильные вычисления и выбор конструктивных элементов комбинированного фундамента обеспечит отсутствие существенных осадок, перекосов и кренов строения в период его эксплуатации. Дополнительные условия расчета приведены в СП

    Расчет по формуле

    Несущая способность сваи по грунту, которая влияет на оказываемую нагрузку, зависит от характеристик материала, из которого она изготавливалась и прочностных параметров почвы. Для подсчетов выбирается минимальный показатель, так как он иногда увеличивается.

    Несущая способность сваи вычисляется по следующей формуле: P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li, где P – непосредственно несущая способность; ko– показатель однородности почвы; Rn– возможное сопротивление почвы относительно фундамента; F -площадь базиса на сваях, см²; U – периметр участка, м; kp– рабочий коэффициент; Fin-допустимое сопротивление почвы по бокам используемых свай; Li– толщина грунта, который соседствует с боковой поверхностью столба, м.

    Все необходимые данные грунтов нужно искать в приложениях СНиП в предназначенном для этого разделе. Если грунт является многослойным, то возможности сопротивление поверхности высчитываются для каждого слоя по отдельности, после чего показатели складываются воедино. Также при подсчете существующей несущей способности к давлению понадобится добавлять массу самих свай и ростверка.

    После того как несущая способность свай была рассчитана, вычисляется их необходимое количество для создания базиса постройки. Необходимо учитывать, что самым большим интервалом между сваями является отметка в 2 м, а самым маленьким – сумма 3-х диаметров скважин.

    Таблица несущей способности буронабивной сваи позволяет упростить процедуру расчетов.

    Когда все необходимые исчисления проведены, осуществляется заливка.

    Бетон для этого изготавливается прямо на участке, где проводятся строительные работы, что позволяет сэкономить на доставке. Можно использовать различные марки раствора, но необходимо следить за его качеством и сроком годности. Если будет применен некачественный бетон, это существенно повлияет на срок службы здания.

    Как видно из статьи, соорудить свайный фундамент своими силами довольно трудно, но возможно. Основной процедурой является расчет несущей способности столбов.

    Если все подсчеты будут выполнены правильно, то и результат будет на высоком уровне, а постройка прослужит большое количество времени. Существуют специальные таблицы, в которых уже собраны многие данные. С помощью них можно пропустить трудоемкий процесс сбора большого количества данных для подсчетов.

    В силу некоторых особенностей земельных участков (проблемная структура грунта, наличие уклона или плотность возведения сооружений) при строительстве не всегда есть возможность поставить фундамент желаемого типа. В таких случаях оптимальный вариант – буронабивной фундамент с ростверком, который становится все популярнее благодаря многим его преимуществам.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: