• 06.03.1970

Онлайн расчет несущей способности сваи: онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

Содержание

онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Содержание статьи

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

  • Измеряемые.
  • Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

  • Состав слоев.
  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
  • Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

  • Величина нагрузки на основание.
  • Несущая способность опоры.
  • Схема расположения стволов.
  • Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!

Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

      
            

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

  • Стены дома.
  • Перекрытия.
  • Стропильная система и кровля.
  • Наружная обшивка, утеплитель.
  • Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
  • Вес людей и животных.
  • Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Необходимо помнить, что все расчеты производятся по формулам, не учитывающим реальной обстановки на участке.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

  • Свайное поле.
  • Свайный куст.
  • Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!

В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Несущая способность сваи по грунту в Excel V1.05 (все автоматизировано)

Volodya

, 16 декабря 2012 в 16:16

#1

Интересная программа! Вопрос есть: не могу переключить с забивных на буровые сваи.

CEP}I{

, 16 декабря 2012 в 20:38

#2

чем от ЭСПРИ Лира-Софт отличается? картинки и принцип вроде смотрю оттуда вытащены! )

sangut

, 16 декабря 2012 в 21:59

#3

CEP}I{_ЭСПРИ не позволяет сохранять исходные данные для расчета, не строит графики увеличения несущей способности сваи по глубине,требует для каждого слоя грунта задавать значение коэффициента условий работы сваи по боковой поверхности, сравнивать значение допускаемой нагрузки и продольного усилия в свае . В данной программе эти недостатки исключены.

Volodya_Нажали ли Вы кнопку «Включить содержимое» строки «Предупреждение системы безопасности?

valery2005

, 16 декабря 2012 в 22:45

#4

То же самое — как переключать радиокнопки? С забивных свай на буронабивные, как отметить способы устройства свай?

valery2005

, 16 декабря 2012 в 22:47

#5

Сорри, разобрался уже!

aeffim

, 17 декабря 2012 в 05:46

#6

Как всё таки переключить их?!

nemo186

, 17 декабря 2012 в 09:37

#7

Если и по совместному действию силы и момента прогу напишите будет вообще великолепно!

CRISTOFF

, 17 декабря 2012 в 12:19

#8

Спасибо. Расчёт не выполняется… появляется окно VBA и, если я правильно понял, ругается на ячейку N52 (Can’t find project or library).

CRISTOFF

, 17 декабря 2012 в 12:23

#9

На другом компе считает. Только не пойму, для чего кнопка расчёт?

Dant

, 17 декабря 2012 в 16:30

#10

Не считает. То же, что и в CRISTOFF. Ошибка в коде к CommadButtom1,

строка: Range(«N52») = Time

Что такое Time — нет описания.

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

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 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:

  1. Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
  2. Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
  3. 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.
  4. Как только будут установлены винтовые элементы, сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
  5. Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
  6. Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
  7. 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 изыскательские 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 изыскательские 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
  4. Вворачиваются оставшиеся сваи.
  5. Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
  6. Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
  7. 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

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.

Несущая способность буронабивной сваи: таблица и расчет

Характерным показателем прочности свайного фундамента является несущая способность отдельно взятой сваи. Эта характеристика влияет на общее количество свай в периметре фундамента – регулируя частотность, можно повышать предел нагрузки, которую будет способен выдержать фундамент. Количество буронабивных свай и несущая способность отдельно взятой свайной колонны это взаимосвязанные характеристики, оптимальное соотношение которых определяется путем проведения несложных расчетов.

Подготовка к расчету

Конструкция буронабивных свай

Исходные данные, которые понадобятся для расчета несущей способности буронабивной сваи, получают в итоге проведения геологических изысканий и подсчета общей предполагаемой нагрузки здания. Это обязательные этапы расчета, проведение которых обосновано теорией расчета прочностных характеристик буронабивных фундаментов.

Такие показатели как глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, разновидность грунта и его механические характеристики очень важны для получения точного результата. Информация о глубине промерзании грунта находится в СНиП 2.02.01-83*, данные разделены по климатическим районам, представлены картографически и в виде таблиц.

Не стоит полагаться на данные геологической и гидрогеологической разведки, полученные на соседних участках. Даже в пределах периметра одного земельного надела состояние грунтов оснований может резко изменяться. Три-четыре контрольные скважины в контрольных точках периметра дадут точную информацию о состоянии почв.

Расчет массы постройки ведут с учетом климатического района, расположения здания относительно румба ветров, среднего количества осадков в зимний период, массы строительных конструкций и оборудования. Этот показатель наиболее значим при проектировании фундамента – данные для проведения этой части расчета, а также схему и расчетные формулы можно найти в СНиП 2.01.07-85.

Проведение геологии

Шурф для проведения геологических изысканий

Проведение геологических изысканий ответственное мероприятие и в массовом поточном строительстве этим занимаются специалисты-геологи. В индивидуальном жилищном строительстве часто проводят самостоятельную оценку состояния грунтов. Не имея опыта проведения изысканий такого уровня очень сложно оценить реальное положение вещей. Работа грамотного специалиста по большей части заключается в визуальной оценке состояния напластований.

Для начала на участке устраивают шуфры – вертикальные выработки грунта прямоугольного или круглого сечения, глубиной от двух метров и шириной достаточной для визуального осмотра основания стенок ямы. Назначение шуфров – раскрытие почвы с целью осуществления доступа к напластованиям, скрытым под верхним слоем грунта. Геологи измеряет глубину пластов, берет пробу грунта из середины каждого слоя, а также впоследствии наблюдает за накоплением воды на дне забоя. Вместо шуфров могут устраиваться круглые скважины, из которых с помощью специального устройства вынимают керн или берут локальные пробы.

Шуфры укрывают на некоторое время – два-три дня – ограничивая попадание атмосферных осадков. После оценивают уровень воды, поднявшийся в полости скважины – эта отметка, отсчитанная от верхней границы, и будет уровнем залегания грунтовых вод.

Все полученные данные заносятся в сводную таблицу.Кроме того, составляется профиль сечения грунта, который позволяет предугадать состояние грунтов в точках, где бурение не производилось. При самостоятельной оценке оснований следует руководствоваться сведениями, представленными в СНиП 2.02.01-83* и ГОСТ 25100-2011, где в соответствующих разделах представлены классификации грунтов с описаниями, методы визуального определения типов грунта и характеристики в соответствии с типами.

Как использовать данные геологической разведки

Поле буронабивных свай

После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.

Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП 24.13330.2011.

Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.

Не только относительная влажность, но и взаимное расположение нижней отметки промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. В холодное время года высоко расположенные замерзшие грунтовые воды будут оказывать сильное боковое давление на тело свайной колонны – такие грунты сильно деформируются и считаются пучинистыми.

Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.

Расчет общей нагрузки

Сбор нагрузок позволяет определить массу здания, а значит усилие, с которым постройка будет воздействовать на фундамент в целом и на его отдельно взятые элементы. Существует два типа нагрузок, воздействующих на опорную конструкцию – временные и постоянные. Постоянные нагрузки включают в себя:

  • Массу стеновых конструкций;
  • Суммарную массу перекрытий;
  • Массу кровельных конструкций;
  • Массу оборудования и полезной нагрузки.

Посчитать массу конструкций можно, определив объем конструкций, и умножив его на плотность использованного материала. Пример расчета массы для одноэтажного здания с железобетонными перекрытиями, кровлей из керамической черепицы и со стенами 600 мм из железобетона, размерами 10 на 10 метров в плане, высотой этажа 2 метра:

  • Вычисляем объем стен, для этого умножаем площадь поперечного сечения стены на периметр. Получаем V стены = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 м3. Полученное значение умножаем на плотность тяжелого бетона, которая равняется 2500 кг/см3. Итоговая масса стеновых конструкций умножается на коэффициент надежности, для бетона равный k = 1,1. Получаем массу M стены = 66 т.
  • Аналогично считаем объем перекрытий(подвального и чердачного),масса которых при толщине 250 мм будет равняться Мпк = 137,5 т, с учетом аналогичного коэффициента надежности.
  • Вычисляем массу кровельных конструкций. Масса кровли для 1 м2 металлочерепицы – 65 кг, мягкой кровли – 75 кг, керамической черепицы – 125 кг. Площадь двускатной кровли для здания такого периметра будет составлять примерно 140 м2, а значит масса конструкций составит Мкр = 17,5 т.
  • Общий размер постоянной нагрузки будет равняться Мпост = 221 т.

Коэффициенты надежности для различных материалов находятся в седьмом разделе СП 20.13330.2011. При расчете следует учитывать массу перегородок, облицовочных материалов фасада и утеплителя. Объем, который занимают оконные и дверные проемы не вычитают из общего объема для простоты вычислений, поскольку он составляет незначительную часть общей массы.

Расчет временных нагрузок

Ростверк на винтовых сваях

Временные нагрузки рассчитываются в соответствии с климатическим районом и указаниями свода правил «Нагрузки и воздействия». К временным относятся снеговая и полезная нагрузки. Полезная нагрузка для жилых зданий составляет 150 кг на 1 м2 перекрытия, а значит общее число полезного веса будет равняться Мпол = 15 т.

Масса оборудования, которое предполагается установить в здании, также суммируется в этот показатель. Для определенного типа оборудования применяется коэффициент надежности, расположенный в вышеуказанном своде правил.

Существуют различные типы особых нагрузок, которые также необходимо учитывать при проектировании. Это сейсмические, вибрационные, взрывные и прочие.

Снеговая нагрузка определяется по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега, равный 0,85;

ct – термический коэффициент, равный 0,8;

m – переходный коэффициент, для зданий в плане менее 100 м принимаемый по таблице Г вышеуказанного СП;

St – вес покрова снега на 1 м2. Принимается по таблице 10.1, в зависимости от снегового района.

Показатели временных нагрузок суммируются с постоянными и получается количественный показатель общей нагрузки здания на фундамент. Это число используется для расчета нагрузки на одну свайную колонну и сравнения предела прочности. Для удобства расчета и наглядности примера примем временные нагрузки Мвр = 29 т, что в сумме с постоянными даст Мобщ = 250 т.

Посмотрите видео, как правильно рассчитать нагрузку на основание.

Определение несущей способности сваи

Геометрические параметры сваи и предел прочности это взаимосвязанные величины. В данном примере, нагрузка на один метр фундамента будет составлять 250/20 = 12,5 тонн.

Расчет предела предела нагрузки на отдельно взятой буронабивной сваи ведут по формуле:

где F – предел несущей способности; R – относительное сопротивление грунта, пример расчета которого находится в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf, fi и hi – коэффициенты из вышеуказанного СНиП; y – периметр сечения свайного столба, разделенный на длину.

Посмотрите видео, как проверить несущую способность сваи с помощью профессионального оборудования.

Для сваи полутораметровой длины диаметром 0,4 метра несущая способность будет равняться 24,7 тонны, что позволяет увеличить шаг свайных колонн до 1,5 метров. В таком случае нагрузка на сваю будет составлять 18, 75 тонн, что оставляет довольно большой запас прочности. Изменением геометрических характеристик, а также шага свайных колонн регулируется несущая способность. Данная таблица, представленная ниже, показывает зависимость несущей способности полутораметровой сваи от диаметра:

Зависимость несущей способности от ширины сваи

Существует масса сервисов, позволяющих провести расчет несущей способности сваи онлайн. Пользоваться следует только проверенными порталами, с хорошими отзывами.

Важно не превышать допустимую нагрузку на сваю и оставлять запас прочности – немногие сервисы умеют планировать распределение нагрузки, поэтому следует обратить внимание на алгоритм расчета.

Калькулятор расчета несущей способности буронабивных свай — MOREREMONTA

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

С вайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

О сновными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

С уществует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

  • Состав слоев.
  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
  • Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

  • Величина нагрузки на основание.
  • Несущая способность опоры.
  • Схема расположения стволов.
  • Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

  • Стены дома.
  • Перекрытия.
  • Стропильная система и кровля.
  • Наружная обшивка, утеплитель.
  • Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
  • Вес людей и животных.
  • Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

  • Свайное поле.
  • Свайный куст.
  • Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Калькулятор Столбы-Онлайн v.1.0

Калькулятор по расчету столбчатого фундамента из буронабивных столбов (свай). Расчет количества столбов, ростверка, расчет бетона и арматуры, состава бетона и кол-ва замесов в бетономешалке. За основу взяты: СП 22.13330.2011, СП 52-101-2003, книга В.П. Сизова: Руководство для подбора составов тяжелого бетона.

Пример расчета

Вес дома: 150 тонн

Вес дома необходимо указать без учета массы фундамента с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия и с коэф. запаса. Для примера взят одноэтажный каркасный дом.

Грунт: Суглинок. Коэффициент пористости [e]: 0.5. Показатель текучести грунта [IL]: 1

Тип столбов: с уширением пяты (ТИСЭ)

Высота ствола столба [h2]: 2.5м

Диаметр ствола столба [d1]: 0.25м

Высота уширения столба [h3]: 0.3м

Диаметр уширения столба [d2]: 0.6м

Глубина погружения столба в грунт: 1.5м

Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)

Размеры дома: 10х12м

Высота ростверка: 0.4м

Ширина ростверка: 0.4м

Условия расчета

Для расчета количества столбов нам необходимо знать расчетное сопротивление грунта, нагрузки на фундамент (вес дома со снеговой и эксплуат. нагрузкой) и массу фундамента.

В связи с тем, что масса фундамента нам не известна расчет будем производить в два приема. Изначально находим кол-во столбов без учета массы фундамента (столб + ростверк либо только столбы), а затем, когда масса фундамента становится известной, находим кол-во столбов с учетом его массы.

Расчет столбчатого фундамента будем производить по второй группе предельных состояний (по деформациям основания). За основу взят СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений.

Отступление: Стоит заметить, что многие застройщики называют данный тип свайно-ростверковым фундаментом. Если идти по строгой терминологии то это не верно и для расчета свайного фундамента используется СП 24.13330.2011. По нему будет составлен отдельный калькулятор.

Расчет сопротивление грунта основания

Если характеристики грунтов известны, то для расчета можно воспользоваться формулой из пункта 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Определяем ширину подошвы фундамента. В нашем случае это столб, который имеет геометрию подошвы в виде круга. Поэтому в первую очередь находим площадь подошвы столба, которая будет опираться на грунт. Затем вычисляем ширину фундамента.

Площадь подошвы столба = Пи * Диаметр подошвы столба * Диаметр подошвы столба / 4 = 3.14 * 0.6 * 0.6 / 4 = 0.2826 м2 = 2826 см2

Ширина фундамента = квадратный корень (Площадь подошвы столба) = квадратный корень (2826см2) = 0.53 м

При неизвестной ширине фундамента можно найти расчетное сопротивление грунта по формулам через приложения В СП 22.13330.2011. Ширина фундамента в нашем случае задана конструктивно, но за основу можно взять данный расчет за счет минимальных требований к прочностным характеристикам грунта.

Формула при глубине заложения фундамента [d] 19.05.2016 05:51:49 Максим Гвоздев

ScadSoft

Программа предназначена для выполнения расчетов и проверок элементов оснований и фундаментов на соответствие требованиям СНиП 2.02.01-83*, СП 50-101-2004, СНиП 2.02.03-85 и СП 50-102-2003, СП 22.13330 и СП 24.13330, ДБН В.2.1-10:2009. Кроме того, в программе предусмотрена возможность получения справочных данных, наиболее часто используемых при проектировании оснований и фундаментов. Реализованные в программе расчетные и информационные функции объединены в группы по следующим разделам: Фундаменты, Сваи, Полевые испытания свай, Информация.

В разделе Фундаменты выполняются следующие операции: определение крена прямоугольного в плане фундамента от действующих на него нагрузок; расчет основания по деформациям прямоугольных в плане столбчатых и ленточных фундаментов, а также жестких плит; определение коэффициентов жесткости основания, состоящего из конечного числа слоев, каждый из которых является линейно-деформируемым и постоянным по толщине; вычисление предельного давления под подошвой фундамента (расчетного сопротивления грунта).

В раздел Сваи включено два информационных режима — Коэффициенты условий работы сваи и Номенклатура свай, а также следующие расчетные режимы: определение несущей способности сваи, работающей на вертикальную нагрузку; определение коэффициента запаса устойчивости основания, минимального и максимального изгибающего момента и поперечной силы в сечении сваи, а также ряда других характеристик сваи; определение осадки сваи, работающей на вертикальную нагрузку.

Раздел Полевые испытания свай включает расчет на определение несущей способности свай по результатам их динамических испытаний; определение несущей способности забивной (натурной) висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей; определение несущей способности забивной (натурной) висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов сваей-зондом; определение несущей способности забивной (натурной) висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов статическим зондированием.

Справочные режимы обеспечивают просмотр предельных значений относительной разности осадок, крена и средней или максимальной осадки для сооружений различного типа; дают информацию о: расчетных сопротивлениях грунтов различного вида, приведенную в нормативных документах; характеристиках грунтов, приведенную в СНиП, СП и ДБН; а также коэффициентах условий работы.

Соответствие СНиП подтверждено сертификатом Госстроя России.

Интерфейс

ЗАПРОС работает в операционной среде Windows. Организация пользовательского диалога и элементы управления полностью соответствуют этой среде.

Help (Справочная информация)

Программа снабжена подробной справочной информацией, которая включает описание пользовательского интерфейса и правил работы с программой.

Калькулятор буронабивных свайных и столбчатых фундаментов





















Внимание! В настройках браузера отключена возможность «Использовать JavaSсript». Основной функционал сайта недоступен. Включите выполнение JavaScript в настройках вашего браузера.











Информация по назначению калькулятора


Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003


Свайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

Основными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

Существует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Общая длина ростверка

  • — Периметр фундамента, с учетом длины внутренних перегородок.

  • Площадь подошвы ростверка

  • — Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.

  • Площадь внешней боковой поверхности ростверка

  • — Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.

  • Общий Объем бетона для ростверка и столбов

  • — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

  • Вес бетона

  • — Указан примерный вес бетона по средней плотности.

  • Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

  • — Нагрузка на почву от веса фундамента в местах основания столбов/свай.

  • Минимальный диаметр продольных стержней арматуры

  • — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.

  • Минимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах

  • — Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.

  • Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)

  • — Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СНиП.

  • Минимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов

  • — Количество вертикальных стержней арматуры на каждый столб/сваю.

  • Минимальный диаметр арматуры столбов

  • — Минимальный диаметр вертикальных стержней для столбов/свай.

  • Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка

  • — Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.

  • Величина нахлеста арматуры

  • — При креплении отрезков стержней внахлест.

  • Общая длина арматуры

  • — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

  • Общий вес арматуры

  • — Вес арматурного каркаса.

  • Толщина доски опалубки

  • — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

  • Кол-во досок для опалубки

  • — Количество материала для опалубки заданного размера.




Грузоподъемность свай | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа

Как рассчитать предельную несущую способность одиночной сваи

Грузоподъемность


Оценка предельной несущей способности одиночной сваи — один из наиболее важных аспектов проектирования свай, который иногда может быть сложным. В этой статье будут рассмотрены основные уравнения для расчета одинарной сваи, а также приведен пример.

Чтобы легко понять механизм передачи нагрузки одиночной сваи, представьте бетонную сваю длиной L и диаметром D, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Механизм передачи нагрузки для свай

Нагрузка Q, приложенная к свае, должна передаваться непосредственно на грунт у основания сваи. Часть этой нагрузки будет восприниматься сторонами сваи за счет так называемого «поверхностного трения», развиваемого вдоль вала (Q s ), а остальная часть будет выдержана грунтом, на который опирается свая (Q p ). Следовательно, предельная несущая способность (Qu) сваи определяется уравнением (1).Существует несколько методов оценки значений Q p и Q s .

\ ({Q} _ {u} = {Q} _ {p} + {Q} _ {s} \) (1)

Q u = Максимальная грузоподъемность

Q p = Допустимая нагрузка на концевую опору

Q с = Сопротивление поверхностному трению

Хотите попробовать программное обеспечение SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчеты несущей способности без загрузки или установки!

Калькулятор проектирования фундамента

Допустимая нагрузка на конец, Q

p


Предельная несущая способность на конце теоретически представляет собой максимальную нагрузку на единицу площади, которая может без сбоев выдерживаться почвой в подшипнике.Следующее уравнение Карла фон Терцаги, отца механики грунтов, является одной из первых и наиболее часто используемых теорий при оценке предельной несущей способности фундаментов. Уравнение Терзаги для предельной несущей способности может быть выражено как:

\ ({q} _ {u} = (c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q}) + (\ frac {1} {2} × γ × B × { N} _ {γ}) \) (2)

q u = Максимально допустимая нагрузка на конец

c = сцепление почвы

q = Эффективное давление на грунт

γ = Удельный вес грунта

B = Глубина или диаметр поперечного сечения

N c , N q , N γ = Факторы подшипника

Поскольку q u выражается в единицах нагрузки на единицу площади или давления, умножение его на площадь поперечного сечения сваи даст в результате несущую нагрузку на конец сваи (Q p ).Результирующим значением последнего члена уравнения 2 можно пренебречь из-за относительно небольшой ширины сваи, следовательно, его можно исключить из уравнения. Таким образом, предельная несущая способность сваи может быть выражена, как показано в уравнении (3). Эта модифицированная версия уравнения Терзаги используется в модуле SkyCiv Foundation при проектировании свай.

\ ({Q} _ {p} = {A} _ {p} × [(c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q})] \) (3)

A p = Площадь поперечного сечения сваи

Коэффициенты подшипника N c и N q являются безразмерными, получены эмпирическим путем и зависят от угла трения почвы (Φ).Исследователи уже завершили расчеты, необходимые для определения коэффициентов опоры. В таблице 1 приведены значения N q согласно данным инженерного командования военно-морских сил (NAVFAC DM 7.2, 1984). Значение N c примерно равно 9 для свай под глинистыми грунтами.

Коэффициент подшипника (Н q )
Угол трения (Ø) 26 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Забивные сваи 10 15 21 24 29 35 42 50 62 77 86 120 145
Буронабивные сваи 5 8 10 12 14 17 21 25 30 38 43 60 72

Таблица 1: значения N q из NAVFAC DM 7.2

Емкость сопротивления поверхностному трению, Q

с


Кожное сопротивление сваи развивается по длине сваи. Обычно сопротивление трению сваи выражается как:

\ ({Q} _ {s} = ∑ (p × ΔL × f) \) (4)

p = периметр сваи

ΔL = Инкрементная длина сваи, по которой берутся p и f

f = Сопротивление трению агрегата на любой глубине

Для оценки значения единицы сопротивления трению (f) необходимо учитывать несколько важных факторов, таких как характер установки свай и классификация грунта.Уравнения (5) и (6) показывают вычислительный метод определения единицы сопротивления трению свай в песчаных и глинистых грунтах соответственно. Таблицы 2 и 3 представляют рекомендуемый эффективный коэффициент давления грунта (K) и угол трения грунт-сваю (δ ’) в соответствии с NAVFAC DM7.2.

Для песчаных почв:

\ (f = K × σ ’× tan (δ’) \) (5)

K = эффективный коэффициент давления грунта

σ ’= эффективное вертикальное напряжение на рассматриваемой глубине

δ ’= угол трения грунт-сваи

Для глинистых почв:

\ (f = α × c \) (6)

α = Эмпирический коэффициент сцепления

Угол трения грунт-сваи (δ ’)
Тип сваи δ ’
Стальная свая 20º
Куча древесины 3/4 × Φ
Бетонная свая 3/4 × Φ

Таблица 2: Значения угла трения грунта-сваи (NAVFAC DM7.2, 1984)

Коэффициент бокового давления земли (K)
Тип сваи Компрессионная свая Натяжная свая
Забивные двутавровые сваи 0,5–1,0 0,3-0,5
Забивные сваи (круглые, прямоугольные) 1,0–1,5 0,6–1,0
Забивные сваи (конические) 1.5-2,0 1,0–1,3
Забивные сваи 0,4-0,9 0,3-0,6
Буронабивные сваи (диаметр <24 ″) 0,7 0,4

Таблица 3: Значения коэффициента бокового давления земли (K) (NAVFAC DM7.2, 1984)

Коэффициент адгезии (α)
c / p a α
≤ 0.1 1,00
0,2 0,92
0,3 0,82
0,4 0,74
0,6 0,62
0,8 0,54
1,0 0,48
1,2 0,42
1,4 0,40
1,6 0,38
1.8 0,36
2,0 0,35
2,4 0,34
2,8 0,34

Примечание: p a = атмосферное давление ≈ 100 кН / м 2

Таблица 4: Значения фактора адгезии (Terzaghi, Peck, and Mesri, 1996)

Пример: Расчет вместимости свай в песке


Бетонная свая длиной 12 метров и диаметром 500 мм забивается в несколько слоев песка без наличия грунтовых вод.Найдите максимальную несущую способность (Q и ) сваи.

Детали
Раздел
Диаметр 500 мм
Длина 12 месяцев
Слой 1-Свойства грунта
Толщина 5 месяцев
Масса устройства 17,3 кН / м 3
Угол трения 30 градусов
Сплоченность 0 кПа
Столб подземных вод Нет
Свойства двух слоев почвы
Толщина 7 месяцев
Масса устройства 16.9 кН / м 3
Угол трения 32 градуса
Сплоченность 0 кПа
Столб подземных вод Нет

Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевую опору (Q p ).

На кончике стопки:

A p = (π / 4) × D 2 = (π / 4) × 0,5 2

A p = 0.196 кв.м. 2

c = 0 кПа

θ = 32º

N q = 29 (из таблицы 1)

Эффективное давление на почву (q):

q = (γ 1 × t 1 ) + (γ 2 × t 2 ) = (5 м × 17,3 кН / м 3 ) + (7 м × 16,9 кН / м 3 )

q = 204,8 кПа

Затем используйте уравнение (3) для определения допустимой нагрузки на концевую опору:

Q p = A p × [(c × N c ) + (q × N q )]

Q p = 0.196 м 2 × (204,8 КПа × 29)

Q p = 1164,083 кН

Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q s ).

Используя уравнения (4) и (5), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.

Q с = ∑ (p × ΔL × f)

p = π × D = π × 0,5 м

p = 1,571 м

Слой 1:

ΔL = 5 м

f 1 = K × σ ’ 1 × tan (δ’)

К = 1.25 (Таблица 3)

δ ’= 3/4 × 30º

δ ’= 22,50º

σ ’ 1 = γ 1 × (0,5 × t 1 ) = 17,3 кН / м 3 × (0,5 × 5 м)

σ ’ 1 = 43,25 кН / м 2

f 1 = 1,25 × 43,25 кН / м 2 × tan (22,50º)

f 1 = 22,393 кН / м 2

Q s1 = p × ΔL × f 1 = 1,571 м × 5 м × 22,393 кН / м 2

Q s1 = 175.897 кН

Уровень 2:

ΔL = 7 м

f 2 = K × σ ’ 2 × tan (δ’)

K = 1,25 (таблица 3)

δ ’= 3/4 × 32º

δ ’= 24º

σ ‘ 2 = (γ 1 × t 1 ) + [γ 2 × (0,5 × t 2 )] = (17,3 кН / м 3 × 5 м) + [16,9 кН / м 3 × (0,5 × 7 м)]

σ ’ 2 = 145,65 кН / м 2

f 2 = 1.25 × 145,65 кН / м 2 × tan (24º)

f 2 = 81,059 кН / м 2

Q s2 = p × ΔL × f 2 = 1,571 м × 7 м × 81,059 кН / м 2

Q s2 = 891,406 кН

Общее сопротивление кожному трению:

Q s = Q s1 + Q s2 = 175,897 кН + 891,406 кН

Q s = 1067,303 кН

Шаг 3: Расчет максимальной грузоподъемности (Q и ).

Q u = Q p + Q s = 1164,083 кН + 1067,303 кН

Q u = 2231,386 кН

Пример 2: Расчет вместимости свай в глине


Рассмотрим бетонную сваю диаметром 406 мм и длиной 30 м, залитую слоистой пропитанной глиной. Найдите максимальную несущую способность (Q и ) сваи.

Детали
Раздел
Диаметр 406 мм
Длина 30 метров
Слой 1-Свойства грунта
Толщина 10 метров
Масса устройства 8 кН / м 3
Угол трения
Сплоченность 30 кПа
Столб подземных вод 5 месяцев
Свойства двух слоев почвы
Толщина 10 метров
Масса устройства 19.6 кН / м 3
Угол трения
Сплоченность 0 кПа
Столб подземных вод Полностью погруженный

Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевую опору (Q p ).

На кончике стопки:

A p = (π / 4) × D 2 = (π / 4) × 0,406 2

A p = 0.129 кв.м. 2

c = 100 кПа

N c = 9 (типичное значение для глины)

Q p = (c × N c ) × A p = (100 кПа × 9) × 0,129 м 2

Q p = 116,1 кН

Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q s ).

Используя уравнения (4) и (6), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.

Q с = ∑ (p × ΔL × f)

р = π × D = π × 0.406 кв.м.

p = 1,275 м

Слой 1:

ΔL = 10 м

α 1 = 0,82 (таблица 4)

c 1 = 30 кПа

f 1 = α 1 × c 1 = 0,82 × 30 кПа

f 1 = 24,6 кН / м 2

Q s1 = p × ΔL × f 1 = 1,275 м × 10 м × 24,6 кН / м 2

Q s1 = 313,65 кН / м 2

Уровень 2:

ΔL = 20 м

α 2 = 0.48 (Таблица 4)

c 2 = 100 кПа

f 2 = α 2 × c 2 = 0,48 × 100 кПа

f 2 = 48 кН / м 2

Q s2 = p × ΔL × f 2 = 1,275 м × 20 м × 48 кН / м 2

Q s2 = 1,224 кН / м 2

Общее сопротивление кожному трению:

Q с = Q с1 + Q с2 = 313.65 кН + 1224 кН

Q s = 1537,65 кН

Шаг 3: Расчет максимальной грузоподъемности (Q и ).

Q u = Q p + Q s = 116,1 кН + 1537,65 кН

Q u = 1,653,75 кН

Хотите попробовать программное обеспечение SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчеты несущей способности без загрузки или установки!

Калькулятор проектирования фундамента

Ссылки:

  • Дас, Б.М. (2007). Принципы фундаментальной инженерии (7-е издание) . Глобальный инжиниринг
  • Раджапаксе Р. (2016). Практическое правило проектирования и строительства свай (2-е издание) . Elsevier Inc.
  • Томлинсон, М.Дж. (2004). Практика проектирования и строительства свай (4-е издание) . E&FN Spon.

Расчет несущей способности сваи для одиночных и групповых свай

🕑 Время считывания: 1 минута

Расчет несущей способности сваи определит предельную нагрузку, которую свайный фундамент может принять в условиях эксплуатационной нагрузки.Эта способность также называется несущей способностью свай.
Устанавливаемые сваи могут быть как одиночными, так и групповыми. Следовательно, расчет нагрузки для одиночной и групповой свай будет другим. Это делается для заданных условий нагрузки или размера фундамента.
Здесь расчет несущей способности как для одиночных, так и для групповых свай.

Расчет несущей способности одиночной сваи

Здесь необходимо определить вертикальную нагрузку и горизонтальную нагрузку, действующую на сваю.

Расчет вертикальной нагрузки

Рис.1: Вертикальная нагрузка на сваю

Допустимое сопротивление сжатию R ac одиночной сваи обеспечивается концевым подшипником F eb и поверхностным трением для каждого слоя F sf . Таким образом,

Rac = Feb + Total (Fsf) Уравнение 1

Таким образом, максимальная сжимающая рабочая нагрузка, которую может выдержать одиночная свая, равна ее общему сопротивлению R ac, за вычетом собственного веса сваи W.Таким образом

Nser Eq.2

Свая также может выдерживать растягивающую нагрузку. Максимальная рабочая нагрузка при растяжении, которой может выдержать свая, составляет

Крыса = Всего (Fsf) + W Уравнение 3

Детали исследования почвы предоставят подробную информацию о концевом подшипнике и величине поверхностного трения. Эти значения получены с помощью испытательных нагрузок и энергетических процедур забивания свай. Эти предельные значения делятся на частный коэффициент надежности от 2 до 3, чтобы получить допустимые значения F eb и F sf .

Расчет горизонтальной нагрузки

Рис.2: Горизонтальная нагрузка на сваи

Двумя основными факторами, ограничивающими горизонтальную вместимость сваи, являются:

  1. Максимальный прогиб конструкции
  2. Конструктивная способность сваи

Максимальная горизонтальная способность для данного прогиба определяется по модулю реакции земляного полотна (кН / м3). Существует несколько методов определения модуля реакции земляного полотна.

Расчет несущей способности сваи группы

Чтобы выдерживать большие нагрузки, сваи располагаются группами.Сваи располагаются группами, что позволяет уменьшить размер и стоимость строительства свайной шапки.

Рис.3.Групповая вместимость сваи

Неповрежденная Несущая способность и требуемые условия забивки достигаются за счет обеспечения минимального свободного расстояния между сваями. Это расстояние будет равно удвоенному диаметру сваи.

Рис.4. Минимальное расстояние между сваями

Общая вертикальная эксплуатационная нагрузка на группу свай не должна превышать грузоподъемность группы, которая определяется по формуле:
Групповая нагрузка = групповая фрикционная способность + несущая способность на конце группы

= 2D (L + K) k1 + BLk2 Ур.4

Где k1 и k2 — коэффициенты почвы. Нагрузки на отдельные сваи внутри группы ограничиваются несущей способностью одной сваи.

Как рассчитать несущую способность грунта

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Несущая способность грунта определяется уравнением

Q_a = \ frac {Q_u} {FS }

, где Q a — допустимая несущая способность (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), Q u — предельная несущая способность (дюйм кН / м 2 или фунт / фут 2 ), а FS — коэффициент безопасности.Предел несущей способности Q и является теоретическим пределом несущей способности.

Подобно тому, как Пизанская башня наклоняется из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. Когда инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для той почвы, которая поддерживает их. Несущая способность — это один из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и помещенным на нее материалом.

Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, касающихся фундаментов мостов, подпорных стен, плотин и подземных трубопроводов. Они опираются на физику почвы, изучая природу различий, вызванных давлением поровой воды материала, лежащего в основе фундамента, и межкристаллитным эффективным напряжением между самими частицами почвы. Они также зависят от жидкостной механики пространства между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и сопротивление сдвигу самой почвы.

В следующих разделах более подробно рассматриваются эти вычисления и их использование.

Формула несущей способности грунта

Фундаменты мелкого заложения включают ленточные, квадратные и круглые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра, что позволяет получить более дешевые, реалистичные и легко переносимые результаты.

Теория предельной несущей способности Терзаги предполагает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов Q u с

Q_u = cN_c + gDN_q + 0.5gBN_g

, где c — сцепление почвы (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), г — эффективный удельный вес почвы (в кН / м 3 или фунт / фут 3 ), D — это глубина опоры (в м или футах), а B — ширина опоры (в м или футах).

Для неглубоких квадратных фундаментов уравнение: Q u с

Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g

, а для неглубоких круглых фундаментов уравнение:

Q_u = 1.{2 \ pi (0,75- \ phi ‘/ 360) \ tan {\ phi’}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi ‘/ 2))}}

N c Равно 5,14 для ф ‘= 0 и

N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi’}}

для всех других значений ф ‘, Ng :

N_g = \ tan {\ phi ‘} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi’} -1} {2}

K pg получается из графического представления количеств и определение того, какое значение K pg учитывает наблюдаемые тенденции.Некоторые используют N g = 2 (N q +1) tanф ‘/ (1 + .4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычислять K pg .

Могут быть ситуации, в которых почва проявляет признаки местного разрушения при сдвиге . Это означает, что прочность грунта не может показать достаточную прочность для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q u =.867c N c + g DN q + 0,4 g BN g , сплошной фундамент i s Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и круглый фундамент равен Q u = 0,867c N c + g DN q + 0,3 г BN g .

Методы определения несущей способности грунта

Фундаменты глубокого заложения включают основания опор и кессоны.Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q u = Q p + Q f , где Q u — предельная несущая способность (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), Q p — теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ) и Q f — теоретическая несущая способность из-за трения вала между валом и почвой.Это дает вам другую формулу для несущей способности грунта

Вы можете рассчитать теоретическую концевую несущую способность фундамента Q p как Q p = A p q p Где Q p — теоретическая несущая способность для концевого подшипника (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), а A p — эффективная площадь наконечник (в метрах 2 или в футах 2 ).

Теоретическая несущая способность несвязных грунтов на вершине несвязной части q p составляет qDN q , а для связных грунтов — 9c, (оба в кН / м 2 или фунт / фут 2 ). D c — критическая глубина для свай в рыхлом иле или песках (в метрах или футах). Это должно быть 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.

Для фрикционной способности обшивки (вала) свайного основания теоретическая несущая способность Q f составляет A f q f для одного однородного слоя грунта и pSq f L для более чем одного слоя почвы. В этих уравнениях A f — эффективная площадь поверхности ствола сваи, q f kstan (d) , теоретическая единица трения для несвязных грунтов. (в кН / м 2 или фунт / фут), где k — боковое давление грунта, s — эффективное давление покрывающих пород и d — угол внешнего трения (в градусах ). S — это сумма различных слоев почвы (т.е. a 1 + a 2 + …. + a n ).

Для илов эта теоретическая емкость составляет c A + kstan (d) , где c A — это адгезия. Он равен c, — сцепление грунта для грубого бетона, ржавой стали и гофрированного металла. Для гладкого бетона значение .8c от до c , а для чистой стали — от . 5c до .9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в метрах или футах). L — эффективная длина сваи (в метрах или футах).

Для связных грунтов: q f = AS u , где a — коэффициент сцепления, измеряемый как 1-.1 (S uc ) 2 для S uc менее 48 кН / м 2 , где S uc = 2c — прочность на неограниченное сжатие (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ) .Для S uc больше, чем это значение, a = [0,9 + 0,3 (S uc — 1)] / S uc .

Что такое фактор безопасности?

Коэффициент безопасности колеблется от 1 до 5 для различных применений. Этот фактор может учитывать величину повреждений, относительное изменение шансов, что проект может потерпеть неудачу, сами данные о грунте, построение допусков и точность расчетных методов анализа.

Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент запаса прочности изменяется от 1.2 к 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса прочности составляет от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых свай — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для опор с разбросом по сдвигу — от 2 до 3, для опор из матов — от 1,7 до 2,5. Напротив, в случаях нарушения просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопроводов.

Инженеры также используют практические правила для коэффициента безопасности как 1.5 для опорных стен, которые переворачиваются гранулированной засыпкой, 2,0 для связной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать отказов, связанных со сдвигом и просачиванием, а также тем, что почва может смещаться в результате нагрузки на нее.

Практические расчеты несущей способности

На основании результатов испытаний инженеры рассчитывают, какую нагрузку может выдержать почва. Начиная с веса, необходимого для срезания почвы, они добавляют коэффициент безопасности, поэтому конструкция никогда не прикладывает достаточный вес для деформации почвы.Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут сжимать почву для увеличения ее прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого насыпного материала для дорожного полотна.

Методы определения несущей способности грунта предполагают максимальное давление, которое фундамент может оказывать на грунт, так что приемлемый коэффициент запаса прочности против разрушения при сдвиге находится ниже основания и соблюдаются допустимые общие и дифференциальные осадки.

Предельная несущая способность — это минимальное давление, которое может вызвать разрушение опорного грунта непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, проницаемость, внутреннее трение и другие факторы при строительстве конструкций на грунте.

Инженеры руководствуются этими методами определения несущей способности почвы при выполнении многих из этих измерений и расчетов. Эффективная длина требует от инженера выбора того, где начать и где прекратить измерения.В качестве одного из методов инженер может выбрать использование глубины сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные почвы или смеси грунтов. Инженер также может измерить ее как длину сегмента сваи в одном слое почвы, состоящем из многих слоев.

Что вызывает напряжение в почвах?

Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются друг относительно друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин по отношению к зданиям и проектам, которые инженеры строят на них.

Разрушение при сдвиге может возникнуть в результате воздействий на грунт напряжений, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и рассеиваться таким образом, что это вредно для здания. По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.

Круг Мора может визуализировать касательные напряжения на плоскостях, относящихся к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется в геологических исследованиях испытания грунтов. Он предполагает использование образцов грунта цилиндрической формы, в которых радиальные и осевые напряжения действуют на слои грунта, рассчитанные с использованием плоскостей.Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунтов в фундаментах.

Классификация почв по составу

Физики и инженеры могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную поверхность этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц, что является одним из методов их классификации.

Кварц является наиболее распространенным компонентом ила, а также песка и слюды и полевого шпата.Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры пластинчатой ​​формы с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.

Эта большая площадь поверхности допускает химические, электромагнитные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определять типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.

Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень нестабильными, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствие. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий. С другой стороны, с материалами, которые представляют собой глины с низкой активностью, образующиеся при более стабильной активности, гораздо проще работать.

Таблица несущей способности почвы

Geotechdata.info содержит список значений несущей способности почвы, которые вы можете использовать в качестве диаграммы несущей способности почвы.

(PDF) 📄 Оценка предельной прочности фрикционных свай

Engineering, 2012, 4, 778-789

http://dx.doi.org/10.4236/eng.2012.411100 Опубликовано в Интернете в ноябре 2012 г. (http: / /www.SciRP.org/journal/eng)

Оценка предельной прочности фрикционных свай

Ваэль Н. Абд Эльсами

Инженерный факультет Синайского университета, Эль-Ариш, Египет

Электронная почта: [email protected]

Поступила 14.07.2012 г .; отредактировано 20 августа 2012 г .; принято 4 сентября 2012 г.

РЕЗЮМЕ

Точное прогнозирование максимальной несущей способности буронабивных свай представляет собой сложную задачу, поскольку нагрузка

является функцией большого количества факторов.Эти факторы включают метод бурения, метод бетонирования, качество бетона, опыт

строительного персонала, состояние грунта и геометрию сваи. Для определения полевых характеристик и оценки несущей способности свай

проводятся натурные испытания свай под нагрузкой. Из-за практических и временных ограничений,

невозможно загрузить сваю до отказа. В этом исследовании анализируются данные испытаний нагрузки на сваи для оценки предельной нагрузки

для свай трения.Анализ основан на результатах трех испытаний свайной нагрузки. Испытания проводятся на территории проекта Культурного

и Рекреационного комплекса в Порт-Саиде, Египет. Проведены три испытания на нагрузку на буронабивные сваи диаметром 900 мм

и длиной 50 м. Геотехнические исследования на площадке проводятся до максимальной глубины 60 м. Предельная вместимость свай

определяется в соответствии с различными методами, включая египетский свод правил (2005), тангент-тангенс Tan-

, Hansen (1963), Chin (1970), Ahmed and Pise (1997) и Decourt (1999) .Был сделан вывод, что примерно 8% предельной нагрузки выдерживается опорой в основании сваи, а до 92% нагрузки выдерживается трением по валу

. На основе сравнения прогнозов несущей способности сваи с использованием различных методов сделаны рекомендации

. Предлагается новый метод расчета предельной грузоподъемности сваи по данным испытаний сваи на нагрузку. Предельная пропускная способность буронабивных свай

, прогнозируемая с использованием предложенного метода, представляется надежной и хорошо сравнивается с различными доступными методами

.

Ключевые слова: почва; Вместимость сваи; Буронабивная свая; Свая трения; Свайная нагрузка

1. Введение

Свайный фундамент является важным звеном в передаче структурной нагрузки

на несущий грунт, расположенный примерно на

глубине от поверхности земли. Конструкция свай составляет

для различных параметров, таких как характер грунтовых вод,

глубина залегания грунтовых вод, глубина несущего слоя,

, а также тип и уровень поддерживаемой нагрузки.Для определения полевых характеристик

и оценки несущей способности около

используются испытания свайной нагрузки на месте.

Простой метод расчета статического сопротивления вала

сваи, забитой в глину, представлен Мирзой (1997) [1].

Метод основан на корреляциях, полученных для морских глин

между индексными свойствами и прочностью. Описаны приложения

метода к полудюжине полномасштабных испытаний свайной нагрузки

высокого качества.За исключением коротких свай

в глинах от очень жестких до твердых, прогнозы хорошо согласуются с результатами полевых испытаний

. Представленная корреляция

позволяет оценить остаточное поверхностное трение и указывает на важность индекса ликвидности глины в расчетах статической емкости

.

Dewaikar and Pallavi (2000) представили анализ данных полевых испытаний сваи

для оценки предельной нагрузки на сваи.

Анализ основан на результатах сорока испытаний свайной нагрузки col-

, полученных с различных объектов инфраструктуры и строительства в

регионе Мумбаи, Индия.Собранные данные анализируются с использованием

различных графических и полуэмпирических методов, доступных

в литературе [2].

Набиль (2001) изучил поведение групп буронабивных свай

в цементированных песках с помощью программы полевых испытаний на участке

Южная Сурра, Кувейт. Программа состояла из осевых нагрузочных испытаний

одинарных буронабивных свай на растяжение и сжатие

. Были испытаны две группы свай, каждая из которых состояла из пяти свай

.Расстояние между сваями в группах

составляло двух- и трехсвайные диаметры. Расчетная эффективность группы сваи

составила 1,22 и 1,93 для расстояния между сваями

двух и трех диаметров, соответственно. Поскольку элемент set-

обычно контролирует расчет групп свай в песке,

— фактор группы, определяемый как отношение осадки

группы к оседанию одиночной сваи при сопоставимых нагрузках

в диапазоне упругости. , было определено на основе тестовых ре-

результатов [3].

Abdelrahman et al. (2003) предположили, что испытания осевой нагрузки

на одиночную сваю могут служить оправданием расчетной нагрузки

сваи. Нормы для проектирования глубоких фундаментов

устанавливают критерии приемки свай, испытанных на сжатие

на основе установленных пределов осадки свай при установленных уровнях нагрузки

. Исследователи изучили диф-

C

opyright © 2012 SciRes. ENG

Несущая способность почвы — онлайн-курс PDH для инженеров и архитекторов

Несущая способность почв


Краткое содержание курса

Этот курс предусматривает
руководство по расчету
несущая способность почвы под мелкими и глубокими фундаментами, поддерживающими различные
типы строений и насыпей на базе У.S. Инженерно-техническое руководство армейского корпуса по подшипникам.
Емкость почв. В данном руководстве представлены оценки получения подшипника.
емкость мелкого и глубокого фундамента для определенных почвенных и фундаментных условий
с использованием хорошо установленных, примерных решений по несущей способности. Принципы оценки несущей способности представлены в
это руководство применимо к многочисленным типам конструкций, таким как здания и
дома, башни и резервуары, насыпи, насыпи и дамбы. Эти руководящие принципы могут
быть полезным при определении грунта, который приведет к нарушению несущей способности или
чрезмерные осадки для заданных фундаментов и нагрузок.

Этот курс включает
тест с несколькими вариантами ответов в конце, который предназначен для улучшения понимания
конечно материалы.

Обучение
Объективы

в
По завершении этого курса студент:

  • Лучшее понимание руководящих принципов проектирования и критериев расчета
    несущей способности грунтов;
  • Будьте знакомы
    с определениями, видами отказов и факторами, влияющими на несущую способность;
  • Будьте знакомы
    с учетом конструктивных соображений, не связанных с нагрузкой; и
  • Знать лабораторные и натурные методы определения параметров почвы.
    требуется для анализа несущей способности.


Курс
Содержимое

Цель этого курса — предоставить рекомендации по проектированию и критерии для расчета
несущей способности грунта под мелким и глубоким фундаментом. Вы будете
быть направлен на веб-сайт инженерного корпуса армии США для изучения инженерного дела.
и конструкция — Несущая способность грунтов (Руководство инженера EM 1110-1-1905, стр.
Издание 1992 г., 196 страниц, формат файла PDF), в котором обсуждается несущая способность.
процедуры оценки, виды отказов, параметры грунта и не связанные с нагрузкой
соображения по проектированию мелкого и глубокого фундамента, такого как просверленный ствол
и свайные фундаменты..

Несущая способность
Процедуры оценки

1 Оцените
предельная несущая способность: давление qu или опорная сила Q и с использованием указаний в
данное руководство и уравнение 1-1.

2 Определить
разумный коэффициент безопасности FS, основанный на доступной информации о геологической поверхности,
изменчивость почвы, ее слоистость и прочность, тип и значение
структура и прошлый опыт. FS обычно составляет от 2 до 4.Типичный
FS приведены в Таблице 1-2.

3 Оценить допустимое
несущая способность qa путем деления q на на FS; т.е. q a = q u / FS, уравнение 1-2a или
Q a = Q и / FS, уравнение 1-2b.

4 Выполнить расчет
анализа, когда это возможно, и отрегулируйте давление подшипника до тех пор, пока осадки не будут
в допустимых пределах. В результате расчетное давление в подшипнике qd может быть меньше
чем qa. Анализ оседания особенно необходим, когда сжимаемые слои
присутствуют на глубине зоны потенциального выхода подшипника из строя.Поселок
Анализ должен проводиться на важных конструкциях и тех, которые чувствительны к заселению.

Несущая способность почв

Содержание

ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ

Назначение и область применения
Определения
Режимы отказа
Факторы, влияющие на несущую способность

ГЛАВА 2 БЕЗ НАГРУЗКИ
СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Общие
Землетрясение и динамическое движение
Мороз
Подземные пустоты
Расширяющиеся и складывающиеся грунты
Укрепление грунта
Разрушение при пучинистых выемках
Эрозия почвы и просачивание

ГЛАВА 3 ПОЧВА
ПАРАМЕТРЫ

Методология
Исследование участка
Исследование почвы

ГЛАВА 4.МЕЛКИЙ
FOUNDATIONS

Основные соображения
Решение несущей способности
Подпорные стенки
Моделирование опорных давлений на месте
Примеры

ГЛАВА 5 ГЛУБОКОЕ
ФУНДАМЕНТЫ

Основные соображения
Просверленные валы, секция I
Допустимая вертикальная нагрузка одиночных валов
Способность выдерживать подъем и опускание
Допустимая боковая нагрузка одиночных валов
Допустимая нагрузка групп валов
Забивные сваи секции II
Влияние забивки сваи Одиночные забивные сваи
Допустимая боковая нагрузка одинарных свай
Грузоподъемность свайных групп

ПРИЛОЖЕНИЕ A ССЫЛКИ
A-1
ПРИЛОЖЕНИЕ B БИБЛИОГРАФИЯ B-1
ПРИЛОЖЕНИЕ C КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА AXILTR
Организация
Приложения
Список
ПРИЛОЖЕНИЕ D ОБОЗНАЧЕНИЕ D-1

После окончания учебы
вышеуказанное содержание курса вам необходимо
пройдите тест, чтобы получить кредиты PDH.


ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ:
Материалы, содержащиеся в онлайн-курсе, не предназначены для демонстрации
или гарантия со стороны PDHonline.org или любого другого лица / организации, названной
здесь. Материалы предназначены только для общего ознакомления. Они не заменяют
за грамотную профессиональную консультацию. Применение этой информации к конкретному
Проект должен быть рассмотрен зарегистрированным профессиональным инженером. Кто-нибудь делает
использование информации, изложенной в настоящем документе, делает это на свой страх и риск и предполагает
любая и вся вытекающая из этого ответственность.


Метод расчета и факторы, влияющие на подъемную несущую способность сваи опоры с углублениями в скалах

  • Agbetoye LAS, Dyson J, Kilgour J (2000) Прогноз подъемных сил при уборке маниоки. J Agric Eng Res 75: 39–48

    Статья

    Google Scholar

  • Balla A (1961) Устойчивость к вырыванию грибовидного основания пилонов. Труды 5-й Международной конференции по механике грунтов и фундаментной инженерии, Париж, стр. 569–576

  • Brinkgreve RBJ, Engin E, Swolfs WM (2013) PLAXIS 3D 2013 User Manual.Plaxis bv. Делфт

  • Chattopadhyay BC, Pise PJ (1986) Подъем свай в песке. J Geotech Eng ASCE 112 (9): 888–904

    Статья

    Google Scholar

  • Clemence SP, Veesaert CJ (1977) Динамическое сопротивление анкерам выдергиванию в песке. Материалы международного симпозиума по взаимодействию почвенных структур. Индия: Рурки, стр. 389–397

  • Дешмук В.Б., Дэвайкар Д.М., Чоудхури Д. (2010) Расчеты подъемной способности свайных анкеров в несвязном грунте.Acta Geotech 5 (2): 87–94

    Статья

    Google Scholar

  • Дикин Э.А., Леунг К.Ф. (1990) Характеристики свай с увеличенным основанием при воздействии подъемных сил. Can Geotech J 27 (5): 546–556

    Артикул

    Google Scholar

  • Дикин Э.А., Леунг К.Ф. (1992) Влияние геометрии фундамента на подъем свай с увеличенными основаниями. Can Geotech J 29 (3): 498–505

    Артикул

    Google Scholar

  • Downs DI, Chieurzzi R (1966) Фундаменты передающей башни.J Power Div, ASCE 92 (2): 91–114

    Статья

    Google Scholar

  • Fuglsang LD, Oveson NK (1988) Применение теории моделирования к исследованиям центрифуг. Центрифуга в механике грунта, стр. 119–138

  • Илампарути К., Дикин Э.А. (2001) Влияние армирования грунта на подъем сваи, погруженной в песок. Geotext Geomembr 19 (1): 1–22

    Статья

    Google Scholar

  • Ирландия HO (1963) Дискуссия Э.А. Тернер. J Power Div, ASCE 89 (1): 115–118

    Статья

    Google Scholar

  • Levy FM, Richards DJ (2013) Полномасштабные тесты быстрого подъема на опорах опор трансмиссии. Труды 18-й Международной конференции по механике грунтов и инженерно-геологическому проектированию, Париж, стр. 2791–2794

  • Ли Дж.Дж., Хуанг М.С., Му Л.Л. и др. (2008) Исследование методов расчета подъемной способности сваи увеличенного основания в слоистых грунтах .Rock Soil Mech 29 (7): 1997–2003 (на китайском языке)

    Google Scholar

  • Majer J (1955) Zur berechnung von zugfundamenten. Ostereichische Bauzeitschrift 10 (5): 85–90

    Google Scholar

  • Мейерхоф Г.Г., Адамс Д.И. (1968) Максимальная подъемная способность фундаментов. Can Geotech J 5 (4): 225–244

    Артикул

    Google Scholar

  • Moayedi H, Mosallanezhad M (2017) Сопротивление поднятию свайных и многоствольных свай в рыхлом песке.Измерение 109: 346–353

    Артикул

    Google Scholar

  • Mors H (1959) Поведение фундаментов мачты при воздействии растягивающих усилий. Bautechnik 10 (3): 67–78

    Google Scholar

  • Мюррей Э. Дж., Геддес Дж. Д. (1987) Подъем анкерных плит в песке. J Geotech Eng Div, ASCE 113: 202–215

    Статья

    Google Scholar

  • Овесен Н.К. (1981) Центрифужные испытания для определения подъемной способности анкерных плит в песке.Proceedings 10 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stockholm, Sweden, 1, pp 717–722

  • Rattley MJ, Richards DJ, Lehane BM (2008) Подъем фундаментов передающих опор, залитых глиной. J Geotechn Geoenviron 134 (4): 531–540

    Статья

    Google Scholar

  • Шанкер К., Басудхар П.К., Патра Н.Р. (2007) Подъемная способность одиночных свай: прогнозы и характеристики.Geotech Geol Eng 25: 151–161

    Статья

    Google Scholar

  • Sutherland HB, Finlay TW, Fadl MO (1982) Подъемная способность закладных анкеров в песке. Продолжение 3-й Международной конференции по поведению морских сооружений, Кембридж, Массачусетс, 2, 451–463

  • Tafreshi SNM, Javadi S, Dawson AR (2014) Влияние армирования геоячеек на реакцию сваи с подъемом. Acta Geotech 9 (3): 513–528

    Статья

    Google Scholar

  • Turner EZ (1962) Подъемное сопротивление опор опоры трансмиссии.J Power Div, ASCE 88 (2): 17–34

    Статья

    Google Scholar

  • Vermeer PA, Sutjiadi W (1985) Сопротивление поднятию неглубоких закладных анкеров. Труды 11-й Международной конференции по механике грунтов и фундаментостроению, Сан-Франциско, Калифорния, 4, 1635–1638

  • Ван К.К., Ма Дж.Л., Чен В.Л. и др. (2019) Испытания центробежной модели и метод расчета несущей способности горных пород -слойный постамент свайного вскрышного грунта.Rock Soil Mech 40 (9): 3405–3415 (на китайском языке)

    Google Scholar

  • Yuan WZ, Yu ZQ, Xie T (2003) Вертикальная несущая способность свай, забитых камнями, под влиянием прочности батолита. J Southwest Jiaotong Univ 38 (2): 178–182 (на китайском языке)

    Google Scholar

  • Zheng WF, Hong TX, Ye C et al (2018) Полевые испытания вынутого фундамента на сильно выветренную мягкую породу в линии электропередачи.J Civ Architect Environ Eng 40 (3): 31–37 (на китайском языке)

    Google Scholar

  • Zhou LD, Zhou H, Kong GQ et al (2017) Метод расчета несущей способности клиновой сваи с подъемной опорой. J Cent South Univ (Sci Technol) 48 (5): 1276–1283 (на китайском языке)

    Google Scholar

  • Определение несущей способности сваи посредством испытаний «на месте» — IJERT

    Определение несущей способности сваи посредством испытаний «на месте»

    Кани В.Кадири

    Факультет строительства и архитектуры, Приштинь «, Косова

    Аннотация — Ябланица расположена в западной части Косово вдоль реки Дрини. Для населения этой части правительство запланировало строительство моста через реку Дрини, чтобы население окрестных деревень могло передвигаться по мосту на главной дороге Приштина-Пежа. Для фундамента моста через р. Дрини применены железобетонные буробетонные сваи.Мост состоит из двух поперечных опор на сваях. Так как местность, где предполагается мост, состоит из слоя мягкой глины серого цвета глубиной до 15 м с переменными характеристиками. Для этого были выполнены восемь бетонных свай длиной 15 м под фундаментом по обе стороны реки. Сваи используют систему забивных свай диаметром ~ 80 мм. На основании геотехнических параметров грунта, полученных в результате лабораторных и полевых исследований, определена несущая способность двух забивных бетонных свай, а также составлены диаграммы нагрузки-деформации для испытательных свай.Модуль жесткости глиняного слоя определяется полевыми нагрузочными испытаниями сваи. Для этого используется статический тест на проникновение. Для сравнения результатов на земле у фундаментов мостов выполнены два полевых испытания свай на нагрузку, в результате чего получены результаты испытаний несущей способности свай на полевые нагрузки.

    Ключевые слова: опора моста, свая, статическое проникновение, несущая способность, поверхностное трение, испытание полевой нагрузкой.

    1. ВВЕДЕНИЕ

      Для фундамента моста через р. Дрини применены железобетонные буробетонные сваи.Мост состоит из двух поперечных опор на сваях. Так как местность, где предполагается мост, состоит из слоя мягкой глины серого цвета глубиной до 15 м с переменными характеристиками. Для этого были выполнены восемь бетонных свай длиной 15 м под фундаментом по обе стороны реки. Сваи

      с приводным пилсистемой Ã ~ 80 мм. На основании геотехнических параметров грунта, полученных в результате лабораторных и полевых исследований, определена несущая способность двух забивных бетонных свай, а также составлены диаграммы нагрузки-деформации для испытательных свай.Для получения прямых измерений свойств почвы и геотехнических параметров можно использовать несколько тестов на месте. Общие тесты включают: статическое проникновение, стандартное проникновение (SPT), конусное проникновение (CPT), плоский дилатометр (DMT), прессиометр (PMT) и лопаточный сдвиг (VST). В каждом испытании применяются разные схемы нагружения для измерения соответствующего отклика грунта в попытке оценить характеристики материала, такие как прочность и жесткость. Модуль жесткости глиняного слоя определяется испытанием на нагрузку на сваи.Для этого используется статический тест на проникновение. Для сравнения результатов на грунте у фундаментов мостов выполнены два натурных испытания свай на нагрузку, по результатам которых получены результаты испытаний на несущую способность свай на полевые нагрузки.

    2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАННОЙ ПЛОЩАДКИ

      Отложения плиоцена — преобладают в районе Ябланицы и представлены в контакте с диабазово-кремневой формацией от Радавца до Вреллы. Основные отложения представлены конгломератами, песками, песчано-гравийными отложениями, песками и глинами с прослоями бурого угля.В результате бурения, проводимого в этом месте, в основном представлены алевритовые глины темно-серого цвета с содержанием воды более 30%. Темно-серый цвет появляется из-за присутствия органических веществ (окаменелостей), среди которых преобладают Viviparus и Dreissensia, по которым был определен их возраст.

      Четвертичные отложения представляют собой обновленные отложения в этом регионе и имеют большее распространение по речным террасам и представлены песком и гравием.

      Рис. 1 Геологическая карта местности

    3. ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИНН

      СИТУ-ТЕСТЫ

      Статический тест на проникновение

      В полевых испытаниях на статическое проникновение измеряют сопротивление проникновению конуса при его проникновении в него под действием статической силы.Отступ

      Усилие

      прикладывается с помощью гидравлических прессов, также

      как минусы груза с использованием большего количества якорей. Через полую трубку диаметром 36 мм свободно движется стальной стержень диаметром 15 мм, наверху которого находится стальной конус. Самым распространенным является конус диаметром 36 мм, но также используется диффузор диаметром 45 мм. На рис. 2 показано поперечное сечение пенетрометра с трубкой и конусом.

      Рисунок 2. Деталь статического пенетрометра

      Испытания на статическое проникновение проводятся таким образом, что на первом этапе с помощью стержней запрессовывается только конус на глубину 10см.В этом случае измеряется сопротивление проникновению конуса.

      Вторая фаза закачивается только в трубу для соединения с конусом, и это измеряется по боковому трению.

      третья фаза одновременно сжимает конус и трубку еще на 10 см, так что общее опускание составляет около 20 см. На этом этапе измеряется полное сопротивление проникновению. На рисунке 3 показан этап полевых испытаний во время статических испытаний на проникновение.

      Устойчивость к проникновению конуса

      Рисунок 3.Этап тестирования в статических тестах на проникновение

      рупий дает

      следующее выражение:

      Vbd

      1.2e2 тг tg2 (45/2)

      (3)

      R P (кН / м2)

      Где: o — эффективное напряжение на наблюдаемой глубине

      п А

      (1)

      где: P прижимная сила, Площадь поперечного сечения конуса.

      Когда конус проникает в почву вокруг него, он остается в пластическом состоянии (разрыв), а сопротивление проникновению конуса можно записать в следующей форме:

      Rp Vbd o

      (2)

      верхних слоев грунта, — угол внутреннего трения грунта.

      Из этих соотношений можно по сопротивлению пробивному конусу определить внутренний угол

      трение. Однако из-за влияния поры

      давления, возникающего при проникновении через когерентные материалы, этот метод не может быть определен с помощью

      угол трения для когерентных слоев.

      На рисунке 4 показана взаимосвязь между коэффициентами Vbd и углом внутреннего трения.

      Рис. 4. Связь между коэффициентами Vbd и углом внутреннего трения

    4. СВАЙКА В СЛОЖНОМ СЛОЕ ПОЧВЫ

      Общая методика расчета предельной нагрузки свай заключается в определении несущей способности основания сваи и несущего слоя трения, рис.5.

      Рис.5 Предел несущей способности сваи

      Статические методы расчета предельной нагрузки могут быть где: Po — контактные напряжения под основанием сваи, D —

      записывается в следующей форме:

      диаметр основания сваи, E — жесткость грунта,

      o — коэффициент

      P P P p A f A

      , что зависит от формы грузовой площадки, 1 — коэффициент

      ф п с п с

      (4)

      где: P — предельная несущая способность основания сваи, Ap — площадь сечения основания сваи, fs — объединяющий слой трения сваи,

      Спросите поверхностный слой ворса.

      Расчет осадки под осевой нагрузкой отдельной сваи, при которой грунт ниже основания сваи принимается как упругий, изотропный и однородный материал. Функция линейного переменного перемещения задается выражением:

      u A

      (5)

      После дифференцирования получается:

      Б

      (6)

      Общее уравнение, которое выражает взаимосвязь между напряжением и деформацией, задается в следующей форме:

      , зависящий от глубины под землей, Iw — коэффициенты воздействия без размеров, зависящие от толщины деформируемого слоя под нагрузкой.

      Для определения напряжений и деформаций под действием сваи были проведены полевые испытания свай под нагрузкой. В статье представлены результаты натурных испытаний свай под нагрузкой, основания которых проводились в несвязных грунтах, а также результаты полевых статических испытаний на проникновение, проведенных при тщательном исследовании испытательных свай. Величина деформации грунта определялась с использованием зарегистрированной осадки свай при нагрузочных испытаниях и результатов теоретических решений для напряжений и перемещений круговых фундаментов, полученных методом конечных элементов.Также в статье представлены результаты натурных экспериментов по нагрузочным испытаниям на сваях, основания которых проводились в связных материалах. На основании зарегистрированного сопротивления при статическом проникновении установлена ​​связь между удельным поверхностным трением и сопротивлением проникновению конуса.

      D

    5. ПОПЕРЕЧНОЕ ТРЕНИЕ В ГЛИНАХ

      (7)

      Где D — матрица жесткости.

      Так как коэффициенты влияния без размеров рассчитываются, осадку можно выразить следующим простым выражением:

      Величина удельного поверхностного трения в глиняных материалах часто определяется параметрами сопротивления сдвигу.Zaavaert (1960), Eide (1961), Chandler (1968) предположили, что боковое трение, рассчитанное с использованием эффективных напряжений, преобладающих в почве:

      с по D

      E o

      • 1

      • Iw

        где:

        f K tg p ‘

        с v

        (9)

        (8) K коэффициент активного давления грунта,

        эффективное внутреннее трение грунта,

        п.

        v

        ‘- эффективное вертикальное напряжение.

        Бромс и Хеллман (1968) рекомендовали следующее выражение для расчета поверхностного трения свай, сжатых в грунте:

        между сопротивлением грунта, измеренным статическими или динамическими экспериментами по проникновению, и анализом испытаний свайной нагрузки. На основании этих исследований Мейерхоф рекомендует следующие термины для величины поверхностного трения:

        f N; f

        рупий

        где:

        фс у.е.

        (10)

        где:

        с 50

        с

        (13)

        100

        у.е. сопротивление грунта недренированному сдвигу,

        коэффициент, зависящий от недренированного сопротивления грунта сдвигу,

        Виджайвергия и Фихт (1972) также включают неокрашенное сопротивление почвы сдвигу в выражение для определения бокового поверхностного трения:

        с в у

        ф (п ‘2с)

        (11)

        Н — количество ударов на пробитие одной стопы при динамическом пробитии,

        Rp — сопротивление проникновению конуса при статическом проникновении.

        Meyerhof (1976) также указал, что средняя единица

        Сопротивление трению

        fsv для забивных свай большого смещения может быть получено из средних стандартных значений сопротивления проникновению как:

        фсв 2Н 60

        где — длина сваи.

        Бурлан (1973) предложил следующее выражение для

        (14)

        расчет бокового поверхностного трения:

        Где

        N 60

        среднее значение стандартного проникновения

        с v

        f п ‘

        (12)

        сопротивление.Для забивной сваи малого водоизмещения

        фсв N 60

        где = 0,25-0,40 — безразмерный коэффициент, определенный из натурных нагрузочных испытаний свай.

        Боковое поверхностное трение сваи на месторождении глины, согласно результатам исследования Meyerhofs (1956, 1976), может приблизительно определить эмпирическую зависимость

        Стопка 2

        Куча1

        (15)

        Рис. 6 Кривая нагрузки-разгрузки для сваи №1 и №2

        Рис.7 Схема проникновения статического электричества для сваи No.1 и 2

        На рис.6 представлены результаты натурных экспериментов с забивными бетонными сваями диаметром Ã ~ 800 мм. Результаты натурных экспериментов по статическому проникновению, проведенных при тщательном обследовании испытательных свай, показаны на Рис.7. Величина поверхностного трения определяется на основании результатов лабораторных испытаний (12) и результатов полевых испытаний на проникновение (13, 14). Разделение общей несущей способности сваи на точечную нагрузку и несущей способности за счет трения по обшивке сваи проводилось по методике Ван Вила.Судя по результатам, величина силы трения, рассчитанная по уравнениям (14), наилучшим образом согласуется со значениями силы трения, полученными с помощью процедуры Ван Вила.

    6. МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ СЛОЖНЫХ ПОЧВ

    Учитывая, что для несвязных материалов невозможно получить невозмущенные образцы, модуль деформации этих слоев может быть определен испытанием полевых свайных нагрузок. С этой целью часто используется статический тест на проникновение.Большинство авторов демонстрируют линейную зависимость деформации и сопротивления проникновению конуса. Итак, Де Бир (1956) рекомендует следующее выражение:

    Томас (1968) пришел к выводу, что существует связь между модулем деформации и сопротивлением проникновению:

    E (312)

    рупий

    (19)

    , а Трофименков (1974) рекомендует следующее выражение для расчета модуля деформации для глинистых материалов соответственно:

    E 4.9Rp 123

    (20)

    На основании анализа результатов полевых нагрузочных испытаний свай Poulos (1979) предлагает следующие пределы для расчета модуля деформации для глинистых материалов, соответственно:

    E (10 40)

    рупий

    (21)

    Все выражения предполагают линейную зависимость модуля деформации от сопротивления проникновению конуса.

    Взаимосвязь между сопротивлением пробитию

    E 1.5Rp

    конуса

    рп

    , а индекс сжимаемости Cc —

    .

    (16)

    Meyerhof and Schmertmann (1970) аналогичным образом

    , установленный Buisman (1948) и выраженный следующим образом:

    определить размер деформации:

    E 2.0Rp

    C 1.5

    рупий

    с

    или

    1,5Vbd

    (17)

    На основании эксперимента по нагрузочным испытаниям, проведенным на нескольких сваях, Ван Велле (1956) пришел к следующей зависимости деформации и сопротивления конусу проникновения:

    (22)

    Следует отметить, что этот конкретный размер коэффициента Cc следует применять с осторожностью.

    По результатам двух полевых нагрузочных испытаний свай, основания которых выполнены в связных грунтах, а также

    E

    (1) 2

    60Rp

    as на основании данных натурных испытаний на статическое проникновение, проанализированы зависимости между

    (18)

    модуль деформации и сопротивления пробиванию.

    Результаты показывают, что величина модуля деформации E, определенная с помощью приведенного выше выражения и с использованием данных, полученных в результате полевых испытаний нагрузки на сваи, хорошо согласуются.

    1. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      На основании полученных результатов можно сделать вывод, что величина поверхностного трения агрегата может быть определена с помощью уравнения (12). Значения fs, определенные с помощью выражения Берланда, значительно выше, чем значения, определенные с использованием данных полевого испытания сваи на нагрузку, в то время как значения, определенные с помощью выражения Мейерхоф, являются безопасными.

      Также можно сделать вывод, что в процедурах, которые часто используются на практике (уравнения 16, 17, 19, 20), мы получаем слишком низкие значения модуля деформации, и их реальное значение можно определить по выражению (21) .

    2. ССЫЛКА

      • Боуэлс, Дж. Э. (1997): Анализ и проектирование фундамента, McGraw-Hill Companies, Inc.

      • Бромс Б. и Хеллман Л. (1968): Торцевое сопротивление и сопротивление поверхностному трению свай. Журнал почвенной механики и находок. Div. 94, стр 421-429.

      • Берланд, Дж. Ф. (1973) Трение вала свай в глине, простой фундаментальный подход Земля

      • англ.6. С. 30-42.

      • Дас, Б. (2010): Принципы геотехнической инженерии, седьмое издание.

      • Мурти, В. (2000): Геотехническая инженерия — Принципы и практика механики грунтов и фундаментостроения,

        .

      • Мейерхоф, Г.Г. (1956): Испытания на проникновение и несущая способность связных грунтов. Амэ. Soc.

      • Civ. Англ. Proc. 82.

      • Мейерхоф, Г.Г. (1956): Несущая способность и осадка свайного фундамента.Журнал Геот.

      • англ. Div. 102, стр. 197-228.

      • Поулос, Х.Г., Дэвис, Э.Х., (1980): Анализ и проектирование свайного фундамента, Jon Wiley & Sons, Нью-Йорк

      • Поулос, Х.Г., (1979): Оседание одиночной сваи в неоднородной почве, Journal of Geot. Англ. Div. 195.

      • Schmertmann, J.H. (1970): Статический конус для определения статической осадки на песке.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.