Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай — с необходимыми комментариями

1. Строение винтовой сваи

Винтовая свая имеет четыре основных элемента:

  • Тело сваи в виде трубы
  • Наконечник, обеспечивающий легкое проникновения сваи в грунт
  • Лопасть сваи, с помощью которой свая вворачивается в землю
  • Оголовок, необходимый для обвязки свай
Конструкция винтовой сваи

Из этих элементов только сама труба, из которой изготовлена свая, а также лопасть имеют определяющее значение для сопротивления сваи нагрузкам. Труба выступает опорным столбом, на который давит здание, а лопасть образует дополнительную площадку, увеличивающую площадь соприкосновения сваи с грунтом. Тем самым лопасть уменьшает удельное давление на грунт.

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.

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.

2. Прочность трубы на сжатие

Почему в качестве опор для строительства выбираются металлоконструкции в виде трубы? Она имеет замкнутый контур, что придает опоре повышенную жесткость по сравнению с открытыми контурами швеллера или уголка. При равной массе металла конструкция трубы жестче, следовательно, расходы на трубные опоры оказываются ниже.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ:  Расход газа на отопление дома 200 м пример расчета для потребления природного и сжиженного газа

Существуют методики определения жесткости тех или иных труб, позволяющие выбрать их в качестве опор свайного фундамента.

В результате расчетов оптимальными для возведения фундаментов признаны трубы, выполненные из конструкционных марок стали, диаметром от 73 до 300 мм, с толщиной стенки от 4 мм для самых мелких труб. Чаще всего берутся рядовые трубы со сталью 20, как наиболее распространенные на рынке.

Большое значение имеет замкнутость и надежность контура трубы. Важно отметить, что для свай рекомендовано использовать только бесшовные трубы.

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.

Приведем расчет несущей способности сваи 133 мм для глиняного грунта.

Исходные данные:

  • Площадь дома 6х6=36 м2
  • Вес дома – 48 тонн (рассчитан из усредненного веса стен, перекрытий, кровли)
  • Грунт – глиняный
  • Периметр наружных стен – 24 м
  • Несущих стен – нет
  • Диаметр сваи 133 мм с лопастью 350 мм

Рассчитываем прочность основания. Из приведенной таблицы подставляем значение порядка 6 кгс/м2. Площадь лопасти составит около 950 см2

F=5.8 тн

С учетом коэффициента 1,75 оптимизированная несущая способность будет равна N=5,8/1,75, что составит приблизительно 3,3 тн.

То есть свая диаметром 133 мм и лопастью 350 мм имеет несущую способность порядка 3,3 тонн. Это значение далее можно использовать в расчете фундамента в целом.

Для этого нужно только разделить вес дома на несущую способность одной сваи. Получаем, что для установки винтового фундамента потребуется 58/3,3=17,6. То есть округленно с поправкой в большую сторону понадобится 18 свай.

Общий периметр задан 24 метра, следовательно, сваи нужно устанавливать с шагом 24/18=1,33 м

Точнее шаг установки свай определим с учетом того, что по одной свае нужно обязательно ставить по углам здания. Тогда вдоль периметра нужно установить 18-4=14 свай. Шаг их установки при одинаковой длине стен составит 24/14=1,7 м.

Мы видим, что оставшиеся 14 свай не делятся равно по четырем стенам. В таком случае рекомендуется увеличить число свай до 20 (4 по углам и 16 по стенам), тогда на каждую стену будет приходиться по 6 свай, а шаг установки будет составлять 6/6=1 метр.

В реальности, если провести пробное вкручивание и убедиться что грунт соответствует табличным параметрам, можно уменьшить коэффициент. Тогда потребуется порядка 13-14 свай.

3. Нагрузки на грунт

https://www.youtube.com/watch?v=UojUO_LGmA0rel=0{amp}amp;amp;controls=0{amp}amp;amp;showinfo=0

В конечном счете, давление от здания, передающееся на сваю, передается на грунт. Поэтому несущая способность сваи – это не только способность материала сваи выдержать те или иные нагрузки, а величина, связывающая как прочность самой сваи, так и прочность грунта.

Несущая нагрузка опоры в общепринятом смысле – это такое давление, которое выдерживает свая от элемента стоящего на ней здания без ее  продвижения вглубь грунта. Другими словами – это способность опоры уравновешивать давление от веса здания и силу сопротивления грунта.

Существует несколько методов определения несущей способности сваи:

  • Расчетный (теоретический)
  • Динамический
  • Пробный

Теоретический метод основан на табличных данных СНиП 11-17-77. В них приведены примерные значения несущей способности той или иной сваи в зависимости от того или иного грунта.

Приведем алгоритм расчета несущей способности сваи. Геологические испытания грунта на участке позволяют определить сопротивляемость грунтов. Для этого нужно знать состав грунта на той глубине, на которую погружается свая.

Основные нагрузки на фундамент

Табличные данные, полученные опытным путем, дают возможность оценить сопротивляемость того или иного грунта, то есть его несущую способность.

Глина – 4-6

Суглинки и супеси – 3-4

Пески средние – 15

Пески мелкие – 8

Пески пылеватые — 5

Насыпной грунт без уплотнения – 1

Насыпной грунт с уплотнением – 1.5

Особенности грунтов в расчете несущей способности свай

F=S*Ro

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Площадь опоры приблизительно берется равной площади лопасти, в проекции, без учета ее изгиба. Упрощенно для расчета площади берется радиус лопасти, а площадь круга высчитывается по известной формуле S=пR2.

Обычно для свай различных диаметров лопасти выполняются по одним стандартам, т.е ширина лопасти увеличивается с увеличением диаметра трубы. Общепринятые стандарты для лопастей:

  1. Для трубы 89 мм – 250 мм
  2. Трубы 108 мм – 300 мм
  3. Трубы 133 мм – 350 мм

Следует отметить, что с углублением плотность грунта возрастает, что также вносить изменения в расчеты.

Тип грунта Несущая способность сваи при глубине залегания
1,5 м 2,0 м 2,5 м 3,0 м
Полутвердая глина 4,7 5,4 6,0 6,7
Мягкая глина 3,7 4,4 5,0 5,8
Тугопластичне суглинки 3,9 4,6 5,3 6,0
Песок средний 9,7 10,4 11,1
Песок мелкий 6,3 7,0 7,7
Песок пылевидный 4,9 5,6 6,3

4. Уменьшающие коэффициенты

Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что для простейших расчетов необходимо знать только прочностные характеристики грунта и площадь лопасти. При этом прочность грунта увеличивается с глубиной.

Однако, при упрощенной оценке данных параметров требуется ввести дополнительные коэффициенты, определяющие несущую способность с запасом надежности. Это связано с тем, что подробные изыскания не всегда проводятся, а данные берутся из таблиц для того или иного региона или приблизительного вида грунта.

N=F/yk

Где N – несущая способность сваи, F – сила давления, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе, а yk – это коэффициент надежности.

Коэффициент надежности принимается с учетом количества опор и способов геологической разведки.

1,2 – при полном геологическом обследовании грунта. Он включает в себя зондирование и лабораторные исследования. Выполняется такое исследование специализированными лабораториями и, как правило, достаточно затратно. В частном строительстве практически не применяется.

1,25 – при проведении пробного вкручивания. Для этого в различные участки вкручивается эталонная свая, но определить нагрузочные параметры достаточно непросто без специальных знаний

1,4-1,75 – при использовании табличных (весьма приблизительных) значений для грунтов.

Таким образом, видим, что в расчет закладывается обычно до 75% надежности, т.е берется или количество свай, почти вдвое превышающих расчетные параметры.

7. Заключение

Несущая способность винтовой сваи, как конструкции, складывается из трех основных параметров – диаметра трубы, ширины лопасти и глубины внедрения в грунт.

Расчет фундамента можно сделать самостоятельно, но при строительстве отвественных построек, таких как дм для постоянного проживания, лучше доверить профессионалам.

Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях. Для расчета несущей способности фундамента нами применяются самые современные методики. При этом выбирается оптимальные параметры применяемых свай.

Оцените статью
MALIVICE.RU
Adblock
detector