Особенности несущей способности сваи и расчёты

Несущая способность винтовых свай: расчет и определение

Особенности несущей способности сваи и расчёты

Всем известно, что несущая способность винтовых свай это важный показатель, благодаря которому можно определить, какой уровень нагрузки фундамент сможет выдержать. При этом учитывается негативное воздействие грунта на каждую опору по отдельности. Винтовые трубы подразделяются на два вида:

  1. Висячие имеют опору, которая располагается под нижними кольцами винта. Такие опоры применяются при строительстве домов на мягких грунтах. Эти конструкции имеют возможность противостоять сильным нагрузкам при помощи образования силы трения. Она может появляться между винтовыми трубами и грунтами. В случае если на участке плотные слои грунта, смысла в дополнительной установке опор нет.
  2. Опорного типа применяют в местностях с твердым грунтом для строительства домов. Они играют роль посредника по передаче нагрузки от дома к основанию.

Прежде чем проводить установку такого фундамента, следует выяснить, какая несущая способность винтовых свай требуется для строительства.

Важно знать, что произвести верные расчеты несущей способности опор можно в том случае, если монтаж осуществлен правильно. Если будут нарушены даже малейшие правила, прочность всей конструкции намного снизится. Поэтому процесс монтажа лучше всего поручить специалисту, который обладает большим опытом работы с такими типами фундамента.

Применение винтовой сваи с диаметром 133 мм

В момент устройства тяжелого строения на винтовой фундамент зачастую возникает вопрос: какие сваи по диаметру выставлять икаким должно быть их количество? Для массивных сооружений лучше всего использовать элементы с большим диаметром. Несущая способность винтовой сваи 133 мм с диаметром лопасти 350 мм позволяет выдерживать нагрузки весом 4 тонны. При их помощи можно устанавливать сооружения любого типа от жилого дома до складских помещений.

Винтовые опоры довольно часто применяются в строительстве разнообразных причалов и пирсов. Для их устройства используются сваи с диаметром трубы 133 миллиметра.

Кроме всего прочего, они имеют двойное защитное покрытие от образований коррозии. Благодаря таким характеристикам основание прочно размещается на участках с нестабильной почвой.

Чтобы выяснить несущую способность фундамента, необходимо перемножить величину площади и значение сопротивляемости почвы.

Пример определения количества свай на фундамент

В расчет берется строение в два этажа по фундаменту 6 на 6 метров и используемый материал бруса. На строительном участке располагается грунт в виде глины. Общий вес строения со всеми нюансами составил 59 тонн. По периметру здание составляет 24 метра, внутренние перегородки отсутствуют.

Первым делом необходимо уточнить по таблице прочность почвы. В нашем случае это значение будет равно 6 кг на квадратный сантиметр. Коэффициент выдерживаемой нагрузки составляет 1,75 (он нужен для предоставления запаса в случае необходимости). Проводится вычисление общей площади подошвы.

Формула:

S = (ПД) х (ПД) : 4 = 3,14 x 352 : 4 = 961,6 сантиметра. Это определение диаметра лопастей.

Формула для вычисления неоптимизированной несущей возможности:

F = S x Ro = 961,6 x 6 = 5770 кг.

Вычисление допустимого веса на одну сваю:

N = F : yk = 5770 : 1,75 = 3279, то есть приблизительно (с округлением) 3 тонны 300 килограммов.

Определение несущей характеристики

Если в строительстве фундамента используются винтовые сваи, расчет несущей способности просто необходим. От этого зависит множество факторов, в том числе и срок службы всего здания в целом.

Для того чтобы провести расчетные работы, следует знать значение сопротивления почвы, а также площадь лопасти, которая расположена на концах винтовой опоры.

Но этих значений не хватит, необходимо дополнительно подсчитать число опор, которые будут устанавливаться под здание.

Чтобы получился более верный расчет, следует поделить несущий коэффициент на показатель надежности. Все расчеты и испытания на прочность вписываются в проектную документацию. В соответствии с составленным планом строения, заранее рассчитанное количество свай равномерно расставляют по периметру всего фундамента.

Расчет винтового основания

Основной фактор, который, в свою очередь следует выявить в период проведения расчетов, это общий уровень нагрузки на все опоры.

Количество свай и расстояние между ними определяется по диаметру опорной трубы и массе здания. К примеру, несущая способность винтовых свай 108 мм позволяет выдерживать вес в 3 тонны.

Нагрузка на основание включает в себя вес строения вместе с влиянием ветра и скоплением снега.

На общий вес конструкции влияют следующие факторы:

  • нагрузка перекрытий;
  • вес несущих и второстепенных стен;
  • кровельная система;
  • бытовые предметы (мебель, техника).

Нагрузка от кровли, стен, а также перекрытий в обязательном порядке должна вычисляться по отдельности. Для этого используется таблица, в которой указан вес каждого типа материала.

Область использования сваи с диаметром 89 мм

Сфера, в которой чаще всего применяются опорные сваи среднего диаметра, строительство небольших конструкций. Это определяет несущая способность винтовых свай 89 мм диаметра в каждом случае отдельно. Вес, который можно распределять на каждую сваю по отдельности, составляет 2 тонны, не более. Они могут использоваться в возведении таких объектов:

  • сооружения среднего размера (баня, дача, гараж, склад);
  • опоры для оснований беседок, теплиц, бытовок;
  • металлические ворота и заборы;
  • причалы и пирсы;
  • опоры для рекламных баннеров.

Если выбор падет на сваи с таким диаметром, то необходимо заострять внимание на определенных факторах, таких как сфера использования и состав почвы. От этого будет напрямую зависеть надежность конструкции и срок ее эксплуатации.

Винтовые опоры с маленьким диаметром

Прежде чем сделать выбор сваи, необходимо определиться с тем, какую максимальную нагрузку она должна вынести. К примеру, несущая способность винтовой сваи 57 мм в диаметре составляет допустимое колебание нагрузки на одну опору от 300 до 1000 кг.

За счет такого минимального веса цена подобных элементов значительно ниже, чем у свай с большим диаметром. Также снижаются затраты на монтаж фундамента.

Это происходит за счет того, что маленькую винтовую опору можно вкрутить собственноручно, без использования дорогостоящей строительной техники.

Установка фундамента выполняется всего лишь за один день, что значительно сокращает время на возведение всего здания в целом. Также важным достоинством этих винтовых свай является возможность монтажа в любом типе грунта.

Сваи с диаметром 76 мм

Несущая способность винтовых свай 76 миллиметров в диаметре позволяет выдерживать массу в одну тонну. Помимо использования в строительстве различных по массе строений, эти сваи можно применять в ремонтных работах в качестве дополнительного укрепления.

Установку свай с диаметром 76 мм одинаково можно проводить собственноручно и при использовании строительного механизма. Стоимость такого материала дороже, чем у элементов с меньшим диаметром, но и возможностей применения гораздо больше. Поэтому, прежде чем приобретать материал, необходимо определить требования, которые будут предъявляться к опорам в момент строительства.

Определение величины подошвы винтовой сваи

В момент вкручивания винтовых свай происходит уплотнение почвы. После монтажа свайная опора принимает полностью всю нагрузку на себя. Для того чтобы определить величину нагрузки, которую сможет выдержать фундамент, состоящий из винтовых опор, необходимо вычислить размер площади подошвы. Затем, применяя формулу S = πR², производят полное вычисление необходимого показателя.

Источник: https://autogear.ru/market/article.php?post=/article/279693/nesuschaya-sposobnost-vintovyih-svay-raschet-i-opredelenie

Особенности расчёта буроинъекционных свай вида ГЕО на несущую способность с учётом сейсмики 8 баллов

Буроинъекционные сваи имеют несколько технологий исполнения в зависимости от грунтовых условий, несущего грунта, а также необходимости увеличения несущей способности на боковой поверхности или в основании сваи.

В данной статье описывается расчёт сваи вида ГЕО с учётом сейсмики, а также проводится сравнение несущей способности в основании у данного вида сваи с обыкновенной буроиньекционной сваей.

Целью данной публикации является ознакомить читателя с особенностями расчёта данного вида сваи, а также аналитически рассчитать примерную величину превосходства несущей способности в основании данного вида сваи по сравнению с обыкновенной буроинъекционной сваей.

Сваи ГЕО изготавливаются по особой технологии. Сначала производится бурение скважины заданного диаметра и глубины, затем – заполнение скважины мелкозернистым бетоном через став полых шнеков буровой установки.

Данный способ инъекции гарантирует заполнение всего объёма скважины бетоном и отсутствие в забое выбуренного грунта. Далее устанавливается арматурный каркас с инъектором. Установка арматурного каркаса выполняется после окончания первичных инъекционных работ.

Затем производится вторичная инъекция опорного горизонта, что и обеспечивает повышенную несущую способность сваи в основании.

Необходимо также следить за процессом изготовления свай по нескольким ключевым пунктам, таким как:

— качественное заполнение скважины бетоном, доливка бетона по мере оседания в скважине;

— плотность мелкозернистого бетона

— прочность бетона (производить отбор образцов в виде четырёх кубиков со стороной 10 см). В соответствии с п. 15.3.38 [4] отбор образцов для контроля его прочности должен производиться один раз в сутки.

Произведённый ниже расчёт был выполнен для объекта, расположенного в г. Туапсе, Краснодарский край с учётом сейсмичности на строительном участке равной 8 баллам. Свая L=10000 мм, Ø250 мм.

Геологический разрез представлен слоями ИГЭ-1, ИГЭ-2 и ИГЭ-3.

ИГЭ-1-насыпной слой, толщина – 2000 мм.

ИГЭ-2-песчаный слой, пески средней крупности, средней плотности, влажные, толщина — 2500 мм и 5000 мм соответственно расположению в геологическом разрезе, коэффициент пористости e=0,63.

ИГЭ-3 – глинистый слой, толщина 2500 мм коэффициент пористости e=1,07, среднее значение плотных частиц ps=2,74 г/см3, плотность скелета грунта pd=1,30 г/см3, IL=0,58.

Читайте также:  Ленточно-свайный фундамент своими руками: преимущества и строительство

Опорным слоем является ИГЭ-2.

Свая проходит слои ИГЭ-2, ИГЭ-3 и ИГЭ-2 соответственно. Глубина котлована – 2000 мм. Максимальный уровень грунтовых вод – 200 мм от поверхности земли.

Несущая способность сваи с учётом сейсмики рассчитывается с помощью введения в формулу несущей способности сваи без учета сейсмики (ф. 11, СНиП 2.02.

03-85) понижающих коэффициентов, указанных в СНиП, а также с помощью уменьшения расчётной глубины.

Для начала выведем расчётную глубину hd, до которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности сваи. Примем её по формуле максимальной расчётной глубины:

hd≤3/aε

( п.11.4, [1])

aε =5√Kbp/γcEI –

— коэффициент деформации, 1/м (см.формула11, приложение Д, [1] ).

где K =1596 — коэффициент пропорциональности, тс/м4, принимаемый в зависимости от вида грунта, окружающего сваю (табл. 1, прил. 1, [1] );

Е =21,5×103(219х103)– модуль деформации материала сваи, МПа (кгс/см2) (принятый по таблице начальных модулей упругости бетона по [3]).

I=πd4/64– момент инерции поперечного сечения сваи, м4

I=3,14×0,254/64=0,00019

bp=1,5d+0,5 – условная ширина сваи, м.

bp=1,5×0,25+0,5=0,875

aε =5√1596×0,875/1х219х104×0,00019=5√1396,5/416,1=3,35

hd=3/ 3,35=0,9 м

Для данных грунтовых условий, руководствуясь [1], принимаем значение γeq2, приведенное под чертой в Таблице 18, [1]

fi Пони жающийкоэффициентγeq2 fiс учётом понижающего коэффициента,fi х γeq2 hср
f1=51,5 0,75 38,60 hср2=3,70
f2=19,15 0,7 13,65 hср3=5,75
f3=64,25 0,75 48,18 hср4=9,50

Принимаем значение γeq1, приведенное в Таблице 18, [1] над чертой, т.к. особенности сваи типа ГЕО предполагают работу основания сваи таким-же, как и забивной сваи.

γeq1=0,9

С помощью вышеизложенных данных, найдём несущую способность сваи с учётом сейсмики:

Fd(с у.с.)=γc (γeq1RA+u∑ γeq2fihi)

По обыкновению, сопротивление под острием буровых сваи рассчитывается по формуле 12, [1], но т.к. свая выполнена по технологии ГЕО, то несущая способность под основанием сравнима с забивными сваями. В связи с этим стоит принимать сопротивление под острием по таблице 2, [1]. В данном случае:

R=4160,0 кПа

Feq=1(4160х0,05х0,9+0,785(0,75((38,6×1,6)+(13,65х2,5))+0,7(48,18х5))))=187,2+(36,6+20,1+132,4) кН=376,3 кН

Дополнительно: для сравнения рассчитаем несущую способность в основании обыкновенной буровой сваи по приведённой в СНиПе формуле 12:

R=0,75α4 (α1γ’1d+α2 α3 γ1h)

α1, α2, α3, α4 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 6 СНиП 2.02.03-85.

α1 – 71,3

α2 – 127,0

α3 – 0,7

α4 – 0,24

γ’1=(γd- γw)/(1+e) — расчётное значение удельного веса грунта в основании сваи.

γ’1=(27-17)/(1+0,63)=17/1,63=10,4

γ1=[∑hi(γd- γwi)/(1+e)]/hсваи — осреднённое по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше конца свай.

γ1=(1,6((27-10)/(1+0,63))+2,5((27-10)/(1+0,58))+5((27-10)/(1+0,63)))/10=(16,64+26,9+63,9)/10=10,74

Rобычн.б.и.св.с уч.сейсм.=0,75×0,24(71,3×10,74×0,25+127×0,7×12,275×12)=0,18(191,4+13095)=2391,5

Rгео с у.с.=Rх γeq1=4160х0,9=3744

Отношение R, принятого по таблице к R, рассчитанного по формуле:

3744/2391,5=1,56

Вывод: свая ГЕО имеет нестандартный метод расчёта на несущую способность, что очевидно из выше предоставленного материала в силу своих технологических особенностей и вытекающих из этого результатов увеличения несущей способности.

Обращаясь к расчётам и к сравнению, можно отметить, что свая ГЕО имеет несущую способность в основании в полтора раза больше, чем обыкновенная буроиньекционная свая.

Данный тип сваи особо актуален в грунтовых условиях, когда опорный грунт не является достаточно прочным, но при этом необходимо передать на сваю нагрузку, превышающую несущую способность обыкновенной буроиньекционной сваи. Также отличительная особенность сваи ГЕО является

Литература:

[1] СНиП 2.02.03-85 – Свайные фундаменты, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, Москва, 1985 г.

[2] Рекомендации по применению буроинъекционных свай, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, Москва, 2008 г.

[3] СНиП 2.03.01-84* — Бетонные и железобетонные конструкции, Госстрой, СССР, 1989 г.

[4] СП 50-102-2003 – Проектирование и устройство свайных фундаментов, Госстрой России, Москва, 2004

Основные термины (генерируются автоматически): несущая способность, свая, вид сваи, несущая способность сваи, арматурный каркас, геологический разрез, мелкозернистый бетон, расчетная глубина, расчетное значение, удельный вес грунта.

Источник: https://moluch.ru/archive/28/3190/

Несущая способность буронабивной сваи — таблица, пример расчета

Одна из услуг, предоставляемых ПСК «Основания и фундаменты» – расчет и проектирование оснований под сооружения.

Краеугольный камень расчета фундамента, как и любой несущей конструкции – несущая способность. От каких факторов зависит и как вычисляется несущая способность буронабивной сваи?

Особенности расчета несущей способности буронабивных свай

Несущей способностью называется характеристика, указывающая, какую нагрузку может выдержать элемент. У буронабивных свай она зависит:

  • от длины бетонного стержня (глубины погружения сваи);
  • от сечения сваи;
  • от характеристик грунта;
  • от марки бетона;
  • от параметров арматуры.

Последний параметр берется из таблиц СНиП. Для определения типа грунта проводятся геологические исследования на участке работ. Первые две характеристики тоже предварительно можно взять из строительных рекомендаций. В ходе расчета они будут скорректированы. Последние две определяются строительными стандартами и ГОСТ.

Это важно!

Несущая способность единичной сваи складывается из двух составляющих – для основания и для боковой поверхности.

Первая вычисляется по формуле S * R * 0,7, в которой

  • 0,7 – табличный коэффициент однородности грунта;
  • S – площадь основания;
  • R – сопротивление грунта.

Формула для определения боковой несущей способности – P * R * H * 0,8. Числа:

  • 0,8 – табличный коэффициент условий работы;
  • H – высота грунтового слоя;
  • R – сопротивление стенок;
  • P – периметр стержня.

По результатам этих вычислений определяется шаг и число свай: сначала суммарный вес сооружения делят на его периметр, потом суммарную несущую способность делят на получившуюся цифру. После чего повторяют вычисления для других значений глубины погружения и диаметра бетонного стержня.

Мы занимаемся устройством оснований всех типов и порекомендуем вам самый подходящий вариант в зависимости от условий строительства. А также в кратчайшие сроки составим проект и предоставим вам готовую смету.

Несущая способность буронабивной сваи – таблица характеристик грунта

Как видно из этих формул, многое зависит от сопротивления грунта. Буронабивные фундаменты устраивают на осадочных породах – песках, глинах и т.д. Приведем значения сопротивлений для разных пород.

Сопротивление по основанию:

  • глины – от 24 тонны на метр квадратный (мягкопластичные сильнопористые) до 90 (твердые малопористые);
  • суглинки – от 21 до 47;
  • супеси – от 33 до 47;
  • пески пылеватые среднеплотные – от 20 (влажные) до 30 (маловлажные);
  • пылеватые плотные – 30-40;
  • мелкозернистые – 25-30 и 37-45 соответственно;
  • средние – 40 и 55;
  • крупнозернистые – 50 и 70;
  • гравий – 45-75 (в зависимости от минерального состава);
  • щебень с песком – 90.

Боковое сопротивление зависит от глубины залегания слоя. Например, для глин на глубине полметра оно варьируется от 2,8 (твердые глины) до 3 (мягкие), а на глубине 3 метра – 0,8-4,8.

По желанию заказчика мы полностью выполним все работы под ключ, начиная с геологических исследований и заканчивая устройством ростверка.

Пример расчета несущей способности сваи буронабивной

Исходные данные:

  • боковое сопротивление тугопластичного суглинка – 2,8 тонн на метр квадратный;
  • тот же показатель для полутвердой глины – 4,8;
  • толщина слоя суглинка – 2 метра;
  • толщина слоя глины – 1 метр;
  • сопротивление малопористой глины у основания – 90;
  • для расчета берем сваю 3 метра длиной и 0,3 диаметром.

Подставляем цифры в вышеприведенные формулы, получаем:

  • Q1 (несущая способность по основанию) = 0,7 * 90 * 3,14 * 0,32 /4 = 4,47 тонн;
  • Q2 (по боковой поверхности) = (4,8 + 2,8 * 2) * 0,942 (периметр стержня) * 0,8 = 7,84;
  • суммарное значение Q = 4,47 + 7,84 = 12,31.

Наша стоимость буронабивных свай

  • Стоимость работ меньшего объема, уточняйте по телефону: 8 (495) 133-87-71
  • Цена указана без НДС
Диаметр сваиЕдиница измеренияСтоимость работ, руб
150 м 880
180 м 990
200 м 990
220 м 1045
250 м 1100
300 м 1320
320 м 1430
350 м 1540
400 м 1650
426 м 1705
450 м 1760
500 м 1870
530 м 1925
550 м 1980
600 м 2035
620 м 2035
800 м 2090
1000 м 2750
1200 м 3850

Оставьте заявку на консультацию технического специалиста

Узнайте сколько вы сможете сэкономить с нами

Источник: http://www.inzhenery.ru/stati/nesushchaya-sposobnost-buronabivnoj-svai

Указания по расчету свайных фундаментов | Строительный справочник

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

Читайте также:  Технология возведения столбчато-ленточного фундамента своими руками

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:

My = 300 кНм; Nd = 2400 кН.

Решение:

Минимальная нагрузка на сваю по формуле:

Nmin  =  Nd/ n ±  Mxy / ∑y2i  ±  Myy / ∑x2i

Nmin  = 2400/6 − 0 − 300*0,9/4*0,92= 316,67 кН.

Максимальная нагрузка на сваю по формуле:

Nmax  =  Nd/ n ±  Mxy / ∑y2i  ±  Myy / ∑x2i

Nmax = 2400/6 + 0 + 300*0,9/4*0,92= 483,33 кН.

Источник: http://spravkidoc.ru/news/ukazaniya-po-raschetu-svajnyx-fundamentov.html

Висячие сваи и сваи стойки – виды, особенности и расчеты на несущую способность. Висячие сваи: способы решения проблемы и новые технологии

Слабые грунты — это очень большая проблема в строительстве. Для того чтобы закрепить и обезопасить все строение были разработаны две базовые технологии с применением свай:

  1. Первая технология. Висячие сваи – это опоры, которые опираются на непосредственно сжимаемый грунт.
  2. Вторая технология. Свая стойка, это достаточно длинная конструкция, которая пронизывает слабые слои и как минимум на полметра входит в твердые слои почвы.

В каждой из этих технологий есть свои плюсы и минусы , поэтому рассматривая тему , предлагаем, не углубляясь в тонкости, пройтись по базовым моментам.

Две технологии – две сущности

Попробуем разобраться в проблеме установки на слабых грунтах. Сваи стойки и висячие основы при всей внешней похожести будут отличаться по принципу действия.

Итак:

  • Свая-стойка напоминает сжатый стержень, который передает всю нагрузку от носимой массы в малосжимаемые слои грунта. При этом фактически в перераспределении нагрузок на грунт оказывает именно нижняя часть конструкции, а не все ее тело. При расчетах необходимо уделять внимание и прочности грунта, и именно его способности нести массу строения, а также прочности материала, из которого изготовлена свая.
  • Сваи висячие совсем по-другому действуют. В этом случае происходит опора сваи на непосредственно сжимаемые грунты, а не на прочные глубокие слои. Сваи несут нагрузку за счет трения всего тела изделий, а не только острия. И в этом есть значительный минус такой конструкции.

Способы решения проблемы

Для решения проблемы повышения надежности висячих свай разрабатывались и внедрялись несколько технологических наработок, вот некоторые из них:

  • Увеличение диаметра свай, а в некоторых случаях и длины;
  • Увеличение «кустистости» опор на единицу площади фундамента здания;
  • Расширение пяты изделия. В этом случае увеличивается площадь трения на конце изделия;
  • Применения современных технологий по типу разрядно-импульсной.

Однако практическое применение показало не очень радужную перспективу таких методик:

  • Во-первых, любое увеличение размеров изделия ведет к удорожанию всего строительства, так как цена всего фундамента складывается из цен на каждый элемент. Кроме того стоит помнить, что чем толще свая, тем ее сложнее вколачивать в грунт;
  • Во-вторых, количество «вгоняемых» опор для такого усиления может утяжелить конструкцию и в прямом смысле и финансово, а вот желаемой пользы не принести:
  • Кустистая конструкция подвергается осадке большей, чем одна свая;
  • Длина стандартной опоры составляет 7 метров, при этом осадка одиночной сваи и куста приблизительно одинаковая, но существует парадокс.

Новые технологии

Перед новыми технологиями ставится на первый взгляд неразрешимая задача, а именно, увеличение несущей способности уже имеющихся штифтов. И это на лабильных, слабых грунтах. Цель такой методики увеличить силы трения поверхности свай и расположенного вокруг них грунта.

Читайте также:  Подбетонка под фундамент: особенности и устройство

Инструкция применения технологии предполагает следующий порядок действия:

  • В имеющемся фундаменте, с шагом от 1.5 до 2 метров забуриваются и под высоким давлением производят уплотнение грунта до образования полостей гидроразрыва. Бурение производится в межсвайном пространстве и у основания установленных свай;

  • В имеющихся уже зданиях, при наличии плитного фундамента инъекторы вставляются по всему плиточному полю с захватом квадратов от полутора на полтора метра, до двух на три метра. Все операции происходят в подвальном помещении;
  • Нагнетание раствора происходит поэтапно, идеальным является заполнение шахт идущих и примыкающих друг к другу. Таким образом, происходит целенаправленное смещение грунтов к конкретной опоре и поддержка этой вновь образованной подушки своеобразными армировочными поясами из цементной смеси.

Положительные характеристики этого метода:

  • Уплотнение грунта с элементами армирования происходит без сложных земельных работ, использования тяжелой техники и дополнительных строительных бригад;
  • Задувка цементной смеси под давлением позволяет увеличить силу трения между уплотненными грунтами и поверхностью родных свай, что в свою очередь увеличит эффективность несущей способности конструкции в 2 раза;
  • Предлагаемая технология позволит провести ремонт фундамента уже имеющегося здания и усилить возможности висячих опор. Так как классическая технология предполагает возведение новых свай и перераспределения нагрузки на них, что практически не реально, то в новой методике это неудобство нивелировано.

При устройстве фундаментов на слабых грунтах используются сваи разных видов. Они различаются по материалу изготовления, методу погружения, размерам и форме поперечного сечения. По способу взаимодействия с грунтовыми слоями такие конструкции относятся к одной из двух групп – висячие сваи или стойки.

В первом случае столбы опираются не на твердое основание, а на сжимаемые грунты, передавая нагрузки боковыми поверхностями и наконечником.

Вторая группа свай удерживается мало- или несжимаемыми грунтами, которые принимают на себя усилия от острия или расширенной пяты фундаментных стволов.

При таком взаимодействии, силы сопротивления грунтов на боковых стенках фундаментных опор в расчете их несущей способности не учитываются.

Виды и особенности свай

По способу установки в проектное положение как висячие, так и сваи стойки подразделяются на:

  • забивные;
  • вдавливаемые;
  • набивные;
  • буровые;
  • винтовые.

Они бывают бетонными и железобетонными, металлическими и деревянными, пустотелыми и сплошными. Висячая свая не опирается на несущий грунтовый слой, как фундаментные столбы-стойки, и в этом заключается ее основной недостаток.

В целях повышения надежности «безопорного» фундамента используется несколько способов:

  • увеличение площади сечения или длины свайного столба;
  • добавление количества свай на единицу площади;
  • устройство камуфлетного уширения пяты.

Но данные методики далеко не всегда оправдывают себя. К примеру, увеличение размеров всегда приводит к дополнительным материальным вложениям, повышению трудоемкости работ, а также к необходимости заказа более мощной и дорогостоящей техники.

Использование дополнительных свай в кустах может привести к обратному эффекту, так как утяжеление конструкции потянет за собой бóльшую осадку строения. Кстати, уменьшение шага между точечными опорами приводит к тому же результату.

Но в некоторых ситуациях вариант увеличения кустистости спасает ситуацию и оказывается более подходящим, нежели установка сваи стойки .

Уширенная пята выгодна тем, что появляется возможность дополнительной опоры висячего ствола на грунт. Однако для забивной сваи, в этом случае, появляются свои неудобства. Технология не позволяет выполнить ее погружение.

Длина висячих свай определяется в зависимости от расчетной нагрузки строения и «слабости» залегающих на участке грунтов. Чем больше первая составляющая и меньше вторая, тем глубже устанавливаются свайные опоры. В некоторых случаях их делают составными.

Сваи стойки опираются на прочный слой грунта, передавая ему нагрузки от наземной части сооружения. Нередко они утапливаются на некоторое расстояние вглубь, что увеличивает надежность фундамента и предотвращает какие-либо осадки. Длина стволов может составлять 20м и более.

Расчет висячей забивной сваи

Несущая способность (F d , кН) висячих, а также свай оболочек, определяется по формуле, указанной в соответствующем разделе СНиП 2.02.03-85. Расчет основывается на нескольких реальных показателях. В их число входят:

  • u — периметр сечения забивной опоры в метрах;
  • A — площадь свайного столба, оболочки или наибольшего сечения камуфлетного уширения в кв.метрах;
  • H i — толщина каждого из грунтовых слоев, расположенных в непосредственной близости от боковых поверхностей забивной свайной опоры, в метрах.

Расчет включает в себя и табличные значения:

  • R — расчетное значение сопротивления грунтового слоя, расположенного под нижней частью сваи, в кПа (табл.1);
  • Fi – расчетные значения сопротивления каждого из слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью фундаментной опоры, в кПа (табл.2);
  • Y c = 1 – коэффициент, определяющий условия работы конструкции;
  • Y cr – то же, под наконечником сваи (табл.3);
  • Y cf – то же, на боковой поверхности, с учетом способа заглубления опоры (табл.3).

Сам расчет на сжимающую нагрузку ведется по формуле:

F d = Yс * (Ycr * R * A + u * Σ Ycf * Fi * Hi).

Еще один расчет несущей способности забивной сваи и оболочки, не предусматривающей выемки грунта, выполняется на выдергивающую нагрузку.

Обозначения здесь те же, что и в предыдущей формуле, однако коэффициент условий работы ( Yc ) имеет другие показатели. При заглублении опоры до 4 метров он равняется 0,6, а более 4 метров – 0,8.

Следует отметить, что эти значения не касаются фундамента под опоры ЛЭП. Формула для расчета выглядит следующим образом:

F du = Yс * u * Σ Ycf * Fi * Hi

Набивные и буровые виды висячих свай рассчитываются по тем же формулам, но с учетом условий устройства скважины и бетонирования ствола, которые влияют на коэффициент γ cf . Он определяется по табл.5 того же СНиП. В нормативе описываются и некоторые другие особенности расчета.

Сваи стойки

Их несущая способность определяется по упрощенной формуле:

F d = Yс * R * A.

Буквенные обозначения здесь соответствуют ранее описанным. Разница состоит лишь в том, что значение R, определяющее сопротивление грунта под нижней частью сваи стойки, принимается не по таблицам, а рассчитывается по формулам.

Неустойчивая почва — это распространенная проблема, с которой сталкиваются многие строители при возведении фундамента. Чтобы получить надежное основание, на слабом грунте используются сваи.

Их длина компенсирует отсутствие опоры, а силы трения боковых поверхностей о грунт помогают удерживаться в почве.

В зависимости от характера слоя и способа взаимодействия с грунтовым напластованием различают висячие сваи и сваи стойки.

Разница между висячими и сваями-стойками

К первой категории относятся опоры, которые опираются на сжимаемые грунты. Их строение позволяет с помощью нижнего конца и боковой поверхности перенаправлять нагрузку на почвенное основание.

Ко второй категории относятся опоры, опирающиеся на мало сжимаемые грунты, к которым относятся глинистые и крупнообломочные породы с плотным песчаным заполнителем.
Висячие сваи и сваи стойки имеют сходное строение и внешний вид, но кардинально отличаются принципом работы и базовыми технологиями обеспечения безопасности будущего строения.

Висячие конструкции применяют в работе с прочными пластами грунта, залегающего на большой глубине. Задача таких опор — пройти сквозь толщу слабой почвы и закрепиться нижним концом в прочном грунтовом слое. Достижение поставленной цели возможно только при грамотном расчете длины висячей сваи, который учитывает следующие показатели:

  1. Плотность материала, из которого она состоит.
  2. Рабочая длина.
  3. Характеристика особенностей грунта: подвижность, рыхлость, насыщенность влагой.
  4. Расчетная нагрузка будущей постройки: чем больше её значение, тем глубже должна быть установлена висячая свая.

Принцип устройства свайной стойки

Принцип устройства свайной стойки

Свая стойка — это конструкция длиной до 20 м., которая проходит через неустойчивые слои почвы и закрепляется в твердом покрытии на глубине от 0,5 метров и более.

В отличие от висячей, данная опора предотвращает постепенную осадку здания, оказывая нагрузку на прочный грунт не всем своим телом, а за счет нижней части. Сваи стойки широко применяются для прокладки трубопроводов и в масштабном промышленном строительстве.

Такие опоры также можно использовать в районах с непредсказуемой сейсмической активностью.
Для расчета оптимальной длины сваи стойки ориентируются на следующие показатели:

  • прочность грунта;
  • способность твердого основания нести массу будущей постройки;
  • материал изготовления сваи стойки.

Преимущества и недостатки опорных конструкций

В зависимости от материала изготовления различают деревянные, бетонные, железобетонные, металлические, сплошные, и пустотелые изделия.

Немаловажным критерием отбора является способ монтажа, который подразделяет опоры на забивные, буровые, вдавливаемые, винтовые и набивные.

Фундаментальные сваи стойки считаются более надежными, чем висячие сваи, которые не опираются на несущий слой грунта.

Устранить этот существенный недостаток можно несколькими способами:

Однако, такие методы не оправдывают себя с точки зрения экономии и практичности.

Так, увеличение размеров изделия за счет изменения площади сечения, длины и диаметра, приводит к дополнительным затратам денежных средств и сил: закупка дополнительной крупногабаритной подъемной техники, расходы на сопутствующие стройматериалы, наем квалифицированных рабочих, общее удорожание фундамента, цена на который складывается из стоимости каждого элемента.

Необдуманное использование дополнительных опор значительно утяжеляет конструкцию и приводит к осадке строения. В свою очередь, неравномерное проседание фундамента влечет за собой неприятные последствия, которые начинаются с проявления трещин на стенах и заканчиваются разрушением сооружения.

Источник: http://reabuilding.ru/the-foundation/hanging-piles-and-pile-racks-types-features-and-calculations-for-bearing-capacity-hanging-piles-ways-to-solve-problems-and-new-technologies.html

Ссылка на основную публикацию