voicesoft.ruСреди множества видов фундаментов, одна конструкция сочетает простоту, прочность и низкую стоимость. В ней дорогостоящий котлован заменен несколькими шурфами, а вместо массивного монолита установлен легкий ростверк. Однако его устройство требует точного расчета.
Чем массивнее будет дом, тем на большую глубину нужно бурить шурфы, тем большее количество бетонных столбов потребуется установить. Проектирование – трудоемкий процесс. Предлагаем использовать для расчета буронабивного фундамента калькулятор – программу, позволяющую производить вычисления по произвольно вводимым параметрам.
Проектирование столбчатого фундамента из буронабивных свай. Общие требования
Прочный фундамент должен удерживать строительную конструкцию и сохранять при этом статичное (неподвижное) положение в грунте. Сваи испытывают осевую и поперечную нагрузку. На них действует сила, величина которой зависит от полной массы строительной конструкции.
Способность фундамента к противодействию нагрузкам зависит от характеристик почвы и параметров свай, а именно:
- от механических свойств грунтов, их склонности к усадке и расползанию;
- от плотности установки опор в грунте;
- от глубины залегания свайных подошв;
- от площади опорных площадок.
На несущую способность почв влияют:
- механические и физические параметры грунтов;
- уровень подземных вод;
- регулярное промерзание.
Чем сыпучее грунты, чем они влажнее, чем холоднее зимы, тем массивнее должен быть фундамент: шурфы бурятся глубже, а опоры делаются толще.
Тип грунтов определяется гранулометрическими параметрами почвы удельным и объемным весом, пластичностью, влажностью, пористостью. Наиболее точные характеристики дадут лабораторные исследования образцов грунтов. Усредненные параметры приведены в таблице.
На способность столбов выдерживать нагрузку влияют факторы:
- площадь основания сваи;
- класс бетона;
- степень армирования;
- частота расположения.
Общие правила размещения столбов (свай):
- Интервал между столбами должен в три раза превышать диаметров сваи;
- Максимальный интервал составляет 3 м;
- Минимальное сечение пятки сваи при длине элемента ростверка до 3 м составляет 0,3 м.
Определение характеристик и параметров фундамента
Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:
- Вычислить общую массу строящегося здания.
- Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
- Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
- Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
- Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.
1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли. Сначала рассчитывают объем:
V = L х D х H; (1)
L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.
2. Вычисляют вес:
m = V х p; (2)
где p – плотность материала.
Для подсчета используют нормативные значения удельных масс. Плотность бетона составляет, к примеру, 2494 кг, а удельный вес древесины – 480–520 кг.
3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.
4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:
- 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
- 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
- 1,1 – для домов из бруса и бревен;
- 1,05 – для сооружений из стали.
1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:
Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.
Важно: глубина шурфов должна быть на 0,3–0,5 м большей, чем глубина промерзания. Обобщенные сведения о параметрах промерзания грунтов изложены в СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для выполнения расчетов пользуются актуализированными данными из СНиП 23-01-99 (действует с 2013 года).
Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.
Определение количества опор фундамента и их конфигурации
Длину внутренних простенков прибавляют к общей величине протяженности фундамента. Впоследствии на базе этой величины будут определены интервалы между осями опор. Вычисления трудоемки, но их можно доверить компьютеру: машина точно рассчитает параметры фундамента.
Минимальное количество опор определено нормативной документацией: их необходимо обязательно установить в углах здания и в точках пересечения несущих стен.
Онлайн калькулятор позволит:
- произвести расчет параметров ростверка;
- определить необходимый объем бетона;
- задать нагрузку, которую может выдержать одна свая;
- установить диаметр, глубину залегания и количество опор для фундамента.
1) По материалу (Рмат):
Рмат = Кур*Sосн*Rм; (3)
Кур – индекс однородности грунтов (справочно равен 0,6);
Sосн – площадь основания опоры, м2 (определяется расчетным путем – 3,14 * r2); Площадь основания сваи диаметром полметра равна 0,196 м2;
Rм – величина сопротивления бетона (табличная); Для бетона эта величина равна 400 кг/м2.
Подставляя значения в формулу, получаем: Рмат = 47 тонн.
2) По грунту (Ргр):
Ргр = Ког*Кур*(Rгосн*Sосн*p + Кду* Rгбок*h); (4)
где:
Ког – индекс однородности грунта (справочно равен 0,7);
Кур – индекс условий работы (принимается за 1);
p – периметр (для трехметровой сваи с диаметром 0,5 м периметр равен 0,157 м);
Rгосн – сопротивление грунта, приведено в таблице 2; Для глины составляет 90 т/м2;
Sосн – площадь основания опоры, м2 (определена ранее – 0,196 м2);
Rгрп – величина сопротивления грунта под пяткой опоры (табличная); Для твердой глины это – 90 т/м2;
Кду – дополнительный индекс условий – 0,8;
Rгбок – значение несущей способности грунтов сбоку. Определяется как средняя взвешенная для каждой точки поверхности с интервалом в 1 метр. В нашем случае равно 3,85 тонн/м2.
h – толщина первого слоя грунта, прилегающего к фундаменту. Ее расчетное значение составит 2,3м.
Подставляя цифровые величины в формулу (2), получаем сопротивление сваи по грунту – 26,5 тонн. Эта величина – меньше, чем прочность материала. Ее и берут в качестве исходной для определения количества свай.
1) Определяем весовую нагрузку на 1 м ростверка (Нпм). Для этого полную массу дома относим к общему периметру ростверка.
Нпм = Мд/Пф; (5)
2) Вычисляем межосевое расстояние между опорами: находим отношение значения несущей способность сваи к нагрузке на погонный метр фундамента.
Осв = Ргр/ Нпм; (6)
В нашем случае опора способна выдержать вес в 26 тонн. Значит, на каждый метр ростверка, при соблюдении минимального интервала размещения свай в 3 метра, может прийтись до 8,33 тонн. На практике удельное давление, оказываемое обычным одноэтажным строением на фундамент, составляет 5,5–7 тонн.
Этот расчет буронабивных свай показал: мы можем выбрать более легкую конструкцию фундамента.
