Расчет свайного фундамента

Калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи

При строительстве и жилых частных домов, и хозяйственных пристроек нередко прибегают к созданию для них свайного фундамента. К такому решению нередко приводят особенности участка под строительство: малая несущая способность грунтов в верхних слоях, склонность их к зимнему морозному вспучиванию, выраженно большая глубина промерзания, значительный перепад площадки по высоте. Впрочем, иногда свайный фундамент выбирается и из чисто экономических соображений, как наиболее рентабельный и простой в возведении для конкретного строения.

Калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи

Сваи в таких фундаментах бывает разные. Чаще они имеют круглое сечение, и тогда в роли опалубки для их бетонирования выступают металлические асбестоцементные или пластиковые трубы или даже просто свернутые из рубероида «тубусы». Практикуется применение и прямоугольных в сечении свай – для их формирования могут применяться деревянные или пластиковые многоразовые опалубки, кирпичная «колодезная» кладка. Но общее у них одно – после установки армирующего каркаса, полость сваи заполняется доверху бетонным раствором.

А сколько потребуется подготовить бетона для заливки? На глаз определить бывает непросто – легко можно ошибиться, так как объёмы – «штука обманчивая». Предлагаем применить калькулятор расчета раствора для бетонирования сваи – он не только покажет необходимый объем бетона, но и подсчитает количество ингредиентов для его самостоятельного замешивания.

Ниже будет дано несколько кратких пояснений.

Пояснения по проведению расчетов

• Для начала пользователю предлагается выбрать тип сечения сваи – прямоугольное или круглое. В зависимости от этого откроются соответствующие окна ввода данных.
• Если выбрана прямоугольная свая, то необходимо будет указать размеры сечения –длину и ширину. После этого вводится высота сваи. Понятно, что под высотой подразумевается ее общий размер, включающий и заглубленную часть, и выступающую над поверхностью грунта на проектный уровень. Все значения вводятся в метрах.
• При расчете раствора для круглой в сечении сваи будет предложено указать ее диаметр. Если в качестве внешней оболочки сваи используется толстостенная труба, то указывается ее внутренний диаметр. Высота указывается по аналогии со сваями прямоугольного сечения.
• При возведении свайных фундаментов на грунтах с невысокой несущей способностью нередко делают уширение сваи в области ее пятки (так называемая «технология ТИСЭ»). С помощью специальных насадок на бур в грунте выбирается полусферическая полость, которая после заполнения бетоном и его полного созревания резко увеличивает способность опоры выдерживать вертикальные нагрузки. Естественно, расход бетона при такой технологии увеличивается, и весьма значимо.

Принцип создания сваи по технологии ТИСЭ

Поэтому для круглых в сечении свай будет предложено два пути расчета:

— Первый: свая без уширения, и никаких дополнительных данных указывать не надо.

— Второй: свая с уширением в области подошвы. Откроется дополнительное поле ввода данных, где необходимо указать диаметр этого уширения. Как правило, для свай используются насадки, создающие «полусферы» диаметром 400, 500 или 600 мм.

• Итоговое значение будет показано «с учетом 10% запаса):

— объемом бетонного раствора, необходимого для заливки сваи;

-— количеством исходных ингредиентов для самостоятельного изготовления этого количества бетона марочной прочности М200.

Как провести самостоятельные расчеты свайно-винтового фундамента?

Одной из разновидностей свайных фундаментов является свайно-винтовой вариант. Кстати, при его строительстве также настоятельно рекомендуется полностью заполнять трубы бетоном. Об особенностях проектирования свайно-винтовых фундаментов – читайте в специальной публикации нашего портала.

• Все форумы
  • Технологический форум
    • Общие вопросы
    • Металлургия
    • Машиностроение
    • Деревообработка
    • Пищевая промышленность
    • Животноводство, рыбоводство и растениеводство
    • Промышленность стройматериалов
    • Химия, нефтехимия и топливная промышленность
    • Охрана труда и техника безопасности
    • Экология
    • Другие темы
  • Генплан и сооружения транспорта
    • Общие вопросы
    • Инженерные изыскания
    • Генеральные планы
    • Сооружения транспорта
    • Автомобильные дороги
    • Железнодорожные пути
    • Мостостроение
    • Другие темы
  • Архитектурный форум
    • Общие вопросы
    • Градостроительство
    • Архитектурные решения
    • Реконструкция и реставрация зданий
    • Ландшафтное проектирование
    • Дизайн интерьеров
    • Светотехника
    • Другие темы
  • Строительный форум
    • Общие вопросы
    • Основания и фундаменты, механика грунтов
    • Ограждающие конструкции, кровли
    • Конструкции железобетонные
    • Конструкции металлические
    • Конструкции деревянные
    • Строительная теплотехника
    • Защита от шума и вибрации
    • Организация строительства и производства работ
    • Обследование и усиление строительных конструкций
    • Программы ConstructorSoft
    • Другие темы
  • Пожарная безопасность
    • Общие вопросы
    • Огнеопасные свойства веществ и материалов
    • Классификация зданий, помещений и зон
    • Огнестойкость строительных конструкций
    • Оповещение и эвакуация
    • Пожарная сигнализация
    • Водяное и пенное пожаротушение
    • Газовое, порошковое и аэрозольное пожаротушение
    • Дымоудаление
    • Другие темы
  • Электротехнический форум
    • Общие вопросы
    • Генерация электроэнергии
    • Электроснабжение объектов
    • Электрические подстанции
    • Воздушные и кабельные ЛЭП
    • Контактные сети
    • Электропроводки и токопроводы
    • Силовое электрооборудование
    • Взрывозащищенное электрооборудование
    • Электропривод и электрические машины
    • Релейная защита и автоматика
    • Электроосвещение внутреннее
    • Электроосвещение наружное
    • Заземление и молниезащита
    • Учёт электроэнергии
    • Программы Beroes Group
    • Другие темы
  • Автоматизация, связь, сигнализация
    • Общие вопросы
    • Автоматика и телемеханика
    • Контроллеры и электроника
    • Оптоволоконные сети передачи данных
    • Локальные сети передачи данных
    • Телефония и другие системы связи
    • Телевидение и радиовещание
    • Видеонаблюдение и СКУД
    • Охранная сигнализация
    • Другие темы
  • Водоснабжение и канализация
    • Общие вопросы
    • Внутренние водопровод и канализация
    • Противопожарное водоснабжение
    • Наружные сети водоснабжения
    • Наружные сети канализации
    • Насосные станции
    • Другие темы
  • Вентиляция, кондиционирование и холодоснабжение
    • Общие вопросы
    • Вентиляция
    • Воздухоснабжение
    • Кондиционирование
    • Холодоснабжение
    • Аспирация (пылеудаление)
    • Другие темы
  • Теплоснабжение и газоснабжение
    • Общие вопросы
    • Тепловые станции
    • Теплоснабжение
    • Отопление
    • Теплоизоляция оборудования и трубопроводов
    • Тепломеханические решения котельных
    • Устройства газоснабжения
    • Другие темы
  • Программное обеспечение Autodesk
    • Общие вопросы
    • AutoCAD, AutoCAD LT и СПДС модуль Autodesk
    • AutoCAD Civil 3D (Land Desktop), AutoCAD Map 3D и AutoCAD Raster Design
    • Revit Structure, AutoCAD Structural Detailing и Autodesk Robot Structural
    • Revit Architecture и AutoCAD Architecture
    • Revit MEP и AutoCAD MEP
    • Autodesk 3ds Max (Design), AutoCAD Freestyle и Autodesk Impression
    • Autodesk Design Review, DWG TrueView, Autodesk DWF Writer, AutoCAD WS
    • Autodesk Navisworks Products, Autodesk Vault Products
    • AutoCAD Electrical
    • AutoCAD Mechanical
    • Autodesk Inventor
    • AutoCAD P&ID, AutoCAD Plant 3D, Autodesk Intent
    • Другие программы Autodesk
  • Программы для проектирования
    • Общие вопросы
    • GeoniCS
    • CREDO
    • Компас и другое ПО от «Аскон»
    • T-Flex CAD и другое ПО от «Топ Системы»
    • nanoCAD и другое ПО от «Нанософт»
    • ArchiCAD
    • Allplan
    • DIALux
    • MicroSoft Office
    • Программы Weisskrahe
    • Другие программы
  • Сметное дело
    • Стоимость проектных работ
    • Стоимость строительно-монтажных работ
    • Стоимость пусконаладочных работ
    • Стоимость ремонтных работ
    • Стоимость технического обслуживания
    • Программное обеспечение для составления смет
    • Другие темы
  • Сопутствующие проектированию вопросы
    • Общие вопросы
    • Управление проектами
    • Авторский надзор
    • Технический надзор
    • Архивы и делопроизводство
    • Другие темы
  • Свободное общение
    • Вопросы, замечания и предложения по форумам
    • Вопросы, замечания и предложения по сайтам
    • Свободное общение, шутки, юмор
• Все сайты
  • Другие
• Архив
  • Архив файлов
    • Технологический
    • Генплан и сооружения транспорта
    • Архитектурный
    • Строительный
    • Пожарная безопасность
    • Электротехнический
    • Автоматизация, связь, сигнализация
    • Водоснабжение и канализация
    • Вентиляция, кондиционирование и холодоснабжение
    • Теплоснабжение и газоснабжение
  • Самые безответные темы
  • Нормативные документы
  • Типовые проекты
  • Примеры проектов
  • Технические книги
  • Программы
  • Видеоролики
• Пользователи
  • Все пользователи
  • Кураторы подразделов
  • Пользователи по регионам
  • Посетившие форумы в течение суток
  • Поиск пользователей
• Полезно
  • Правила форумов
  • Список всех подразделов
  • Список всех тем
  • Календарь

Расчет

Коэффициент условий работы сваи в грунте гс =1.

Учитывая назначенную по конструктивным соображениям глубину заложения подошвы ростверка от планировочной отметки dp = 0,9 м (рис. 1), рассчитаем глубину погружения нижнего конца сваи по формуле:

z=l+dp=7+0,9=7,9 м.

Рис. 1 — Расчётная схема висячей пирамидальной сваи l=7000 мм (размеры на схеме приведены в мм)

Из табл. 1.9 (Приложение 1) выберем расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R. Для заданной глубины погружения нижнего конца сваи z = 7,9 м и песка средней крупности, расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи будет равно:

Вычислим радиус вписанной окружности rб бомльшего основания по формуле:

Радиус вписанной окружности rм меньшего основания усечённой пирамиды Sм вычислим через радиус вписанной окружности rб большего основания по формуле:

rм = rб — h•tgб=0,247 — 7 • tg0,7є =0,161 м.

Рассчитаем площадь опирания А на грунт сваи, которая равна площади меньшего основания усечённой пирамиды Sм через радиус вписанной окружности rм:

Поскольку основание сложено однородным грунтом, для удобства расчета разобьём его на слои толщиной по 2 м, считая от глубины заложения подошвы ростверка. Таким образом, толщина слоёв грунта h??, соприкасающихся с боковой поверхностью сваи, будут равны:

h1=h2=h3=2 м; h4=1 м.

Расположение средних сечений по длине сваи l??, считая от её верхнего основания:

l1=1 м; l2=3 м; l3=5 м; l4=6,5 м.

Рассчитаем радиусы вписанных окружностей r?? средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

r1 = rб — l1 • tg б = 0,247 — 1 • tg 0,7є = 0,235 м;

r2 = rб — l2 • tg б = 0,247 — 3 • tg 0,7є = 0,210 м;

r3 = rб — l3 • tg б = 0,247 — 5 • tg 0,7є = 0,186 м;

r4 = rб — l4 • tg б = 0,247 — 6,5 • tg 0,7є = 0,168 м.

Рассчитаем длину а?? стороны наружного периметра -го сечения средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

Рассчитаем длину периметра и?? -го сечения средней части каждого из слоёв грунта по формулам:

u1 = n • a1 = 9 • 0,171 = 1,537 м;

u2 = n • a2 = 9 • 0,153 = 1,377 м;

u3 = n • a3 = 9 • 0,135 = 1,217 м;

u4 = n • a4 = 9 • 0,122 = 1,097 м.

Глубина залегания средней части каждого из слоёв z?? рассчитаем по формулам:

z?? =l?? +dp;

z1 =l1 +dp=1+0,9=1,9 м;

z2 =l2 +dp=3+0,9=3,9 м;

z3 =l3 +dp=5+0,9=5,9 м;

z4 =l4 +dp=6,5+0,9=7,4 м.

Из табл. 1.10 (Приложение 1) выберем расчетное сопротивление грунта f?? на боковой поверхности -го слоя забивной сваи. Для средней глубины z?? расположения -го слоя грунта и грунта основания-песка средней крупности расчетное сопротивление грунта f?? на боковой поверхности ??-го слоя забивной сваи будет равно:

Сумма размеров сторон -го поперечного сечения средней части каждого из слоёв грунта и0,?? равна соответствующему периметру и?? ??-го сечения средней части каждого из слоёв грунта:

и0,1 = и1 = 1,537 м;

и0,2 = и2 = 1,377 м;

и0,3 = и3 = 1,217 м;

и0,4 = и4 = 1,097 м.

Рассчитаем наклон боковых граней сваи в долях единицы ??р:

??p = tg б = tg 0,7є = 0,01222.

Из табл. 1.11 (Приложение 1) для грунта основания-песок средней крупности выберем коэффициент k?? для -го слоя грунта: k1=k2=k3=k4=0,5.

Расчетную несущую способность грунта основания одиночной забивной висячей сваи Fd рассчитываем по формуле:

Определяем коэффициент надежности гk. Поскольку несущая способность сваи определена расчетом, то гk = 1,4.

Определяем максимально возможную расчетную нагрузку N, передаваемую на одиночную висячую забивную сваю:

Указания по расчету свайных фундаментов

Основные указании

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям:
а) первой группы:
— по прочности материала сван и свайных ростверков;
— по несущей способности грунта основания свай;
— но несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями фунта и т.п.;
б) второй группы
— по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных на-грузок;
— по перемещениям свай (горизонтальным up , углам поворота головы свай ψp) совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов.
— по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований по несущей способности необходимо выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям — на основные сочетания.
Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и фунтов.
При наличии результатов полевых исследований несущую способность грунта основания свай следует определять с учетом данных статического зондирования грунтов, испытаний грунтов эталонными сваями или по данным динамических испытаний свай. В случае проведения испытаний свай статической нагрузкой несущую способность грунта основания сваи следует принимать по результатам этих испытаний

Расчет сван по прочности материала

При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в фунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии l1 определяемом по формуле:

l1=l0 + 2/ag ,

где l0— длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;
ag — коэффициент деформации. 1/м.

Если для буровых свай и свай — оболочек, заглубленных сквозь толщу нескального грунта и заделанных в скальный грунт, отношение 2/ag , то следует принимать

l1=l0 + h

(где h — глубина погружения сваи или сваи — оболочки, отсчитываемая от ее нижнего конца до уровня планировки грунта при высоком ростверке, подошва которого расположена над грунтом, и до подошвы ростверка при низком ростверке, подошва которого опирается или заглублена в нескальные грунты, за исключением сильносжимаемых, м).
При расчете по прочности материала буро-инъекционных свай, прорезающих сильносжимаемые грунты с модулем деформации Е = 5 МПа и менее, расчетную длину свай на продольный изгиб ld , в зависимости от диаметра свай d следует принимать равной:

при Е ≤ 2 МПа ld = 25d
при Е = 2 — 5 МПа ld = 15d.

В случае если ld превышает толщину слоя сильносжимаемого грунта расчетную длину следует принимать равной 2hg.
Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на воздействие нагрузок, передаваемых на них от здания или сооружения, а забивных свай, кроме того, на усилия, возникающие в них от собственного веса при изготовлении, складировании, транспортировании свай, а также при подъеме их на копер за одну точку, удаленную от головы свай на 0,3l (где l -длина сваи).
Усилие в свае (как балке) от воздействия собственного веса следует определять с учетом коэффициента динамичности, равного:
1,5 — при расчете по прочности;
1,25 — при расчете по образованию и раскрытию трещин.
В этих случаях коэффициент надежности по нагрузке к собственному весу сваи принимается равным единице.
Расчетная нагрузка, допускаемая на железобетонную сваю по материалу, определяется по формуле:

N = ϒb3ϒcbRbAb+RgcAg

где ϒb3 — коэффициент условий работы бетона, принимаемый ϒb3= 0,85 для свай, изготавливаемых на месте строительства;
ϒcb — коэффициент, учитывающий влияние способа производства свайных работ;
Rb — расчетное сопротивление бетона сжатию;
Ab — площадь сечения сваи нетто,
Rgc — расчетное сопротивление арматуры сжатию;
Ag — площадь сечения арматуры.
Пример 1.

Определение несущей способности сваи по материалу
Определить несущую способность буронабивной сваи диаметром d = 0,2 м по материалу. Свая выполняется в глинистом грунте без крепления стенок и отсутствии грунтовых вод. Материал сваи: бетон В20. Свая армирована 4 стержнями d12 A400.
Решение:
Площадь сечения сваи нетто:
Ab = πd2/4 = 3,14 * 0,222/4 = 0,0314 м2.
Площадь сечения 4d12 A400: Ag = 452 мм2 = 452 * 10-6 м2.
Расчетное сопротивление бетона сжатию: Rb = 11,5 МПа.
Расчетное сопротивление арматуры А400 сжатию:
Rgc = 355 МПа.
Коэффициент условии работы бетона: ϒb3 = 0,85.
Коэффициент, учитывающий влияние способа производства свайных работ: ϒcb = 1,0.
Расчетная нагрузка, допускаемая на .железобетонную сваю но материалу:

N = ϒb3ϒcbRbAb+RgcAg

N = 0,85* 1,0 * 11,5 * 0,0314 + 355 * 452 * 10-6 = 0,467 МПа = 467 кН.

Расчет свай по несущей способности грунта

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

N ≤ Fd/ γk,

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);
Fd — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи.
γk — коэффициент надежности по грунту.

При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, следует определять с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности ио нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.
Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20 % (кроме фундаментов опор линий электропередачи).
Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра, льда и навала судов, воспринимаемых наиболее нагруженной сваей, расчетную нагрузку допускается повышать на 10 % при четырех сваях в ряду и на 20 % при восьми сваях и более При промежуточном числе свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией.
Расчетную нагрузку на сваю N, кН. следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле:

N = Nd/ n ± Mxy / ∑y2i ± Myy / ∑x2i

где Nd — расчетная сжимающая сила, кН;
Mx , My расчетные изгибающие моменты, кНм, относительно главных центральных осей x и y плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n — число свай в фундаменте.
xi, yi — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

х , у — расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Рис. 1. Схема для определении нагрузки на сваю

Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, допускается принимать равномерно распределенной между всеми сваями.
Сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми грунтами.

Пример 2.

Определение нагрузок на сваи во внецентренно-нагруженном фундаменте

Необходимо определить нагрузки, приходящиеся на сваи (см. рис.2). Количество свай в фундаменте n = 6. Нагрузки, действующие на фундамент: