Как определить ширину ростверка свайного фундамента

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

• нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
• нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция	Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см	30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см	100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см	150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см	684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см	918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления	27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением	33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя	100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см	500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических	60 кг/кв.м.
керамочерепицы	120 кг/кв.м.
битумной черепицы	70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования	150 кг/кв.м.
от снега	определяется по табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки	Коэффициент
Постоянная для: — дерева — металла — изоляции, засыпок, стяжек, железобетона — изготавливаемых на заводе — изготавливаемых на участке строительства	1,1 1,05 1,1 1,2 1,3
От мебели, людей и оборудования	1,2
От снега	1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

• шаг свай;
• длина сваи до края ростверка;
• сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

• P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
• R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
• S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
• u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
• fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
• li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
• 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

• B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
• М — масса здания без учета веса свай;
• L — длина обвязки;
• R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Рабочая арматура	длина стороны ленты 3м	от 12 мм
	Горизонтальные хомуты		от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой 80 см		от 8 мм

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузки	Расчет
Стены из кирпича	периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м*3м = 90 м2; масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг
Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м	10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг
Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт.	2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг
Кровля	6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг
Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия	2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг
Снег	6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг
ИТОГО:	184535,92 кг ≈ 184536 кг

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.

Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.

Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.

Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.

Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.

Расчет свай. Пример

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

Армирование ростверка свайного фундамента:

• Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
• Горизонтальные хомуты — 6 мм;
• Вертикальные хомуты — 6 мм.

Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.

Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.

Источник

Как произвести расчет ленточного ростверка свайного фундамента

В тех регионах, где часты дожди или затопления, при постройке дома нужно возводить свайный фундамент с ростверком. Такая конструкция дает возможность приподнять строение на высоту до 2 м.

Рисунок 1. Схема устройства ростверка.

Как известно, такая конструкция предполагает наличие забивных или буронабивных свай. Первый вид столбиков вбивают, применяя специальную технику, а для второго типа применяют строительный бур, им делают воронки.

Размеры ростверка

Диаметр воронки составляет 30 см, а длина штанги – 5 м. Вначале определим количество столбцов, при этом учтем, что дом имеет размеры 5 Х 8 м. А расстояние между столбиками должно составить 1,5 м – коэффициент, который может быть максимум 2 м (рисунок 1).

Зная эти величины, определяем, что понадобится 10 свай, глубина залегания которых составляет 2 м, но при этом они выступают на 20 – 30 см над грунтом.

Высота ростверка составляет 0,25 м, а ширина не должна быть меньше ширины цоколя. Если цоколь не предусмотрен, тогда ширина ростверка должна быть равна ширине наружной стены, но не меньше 0,4 м. Лента расположена на расстоянии 10 до 15 см от грунта.

Расчет свайного фундамента

Схема армирования ленточного ростверка свайного фундамента.

Важным моментом является расчет количества опорных свай для конкретного здания. Специалисты в основу расчетов берут несущую способность грунта и общий вес будущего здания. Вес строения делится на значение несущей способности грунта, а в результате получаем площадь фундамента. Эту площадь рекомендуется увеличить на 30% для создания запаса прочности. Далее для получения количества столбов площадь фундамента делится на объем опоры каждого столба. Теперь на плане нужно разметить место для каждой опорной сваи. Делается это с учетом следующих правил:

1. Столбы должны находиться во всех углах здания.
2. Они устанавливаются во всех местах пересечения стен.
3. Расстояние между опорами по периметру стен в среднем равно 2-2,5 м. При уменьшении данной величины увеличиваются затраты на материал и уходит больше времени на выполнение работ по возведению фундамента. А при увеличении расстояния до 3-3,5 м возникает опасность появления трещин ростверка и возможен его перелом, который ведет к разрушению всего строения.

Правила расчета и обустройства ленточного ростверка

Верх каждой сваи должен заделываться в ростверк примерно на 10 см. Для этого арматурные прутья столбов загибаются параллельно земле и прикрепляются вязальной проволокой к арматуре ростверка. Столбик в высоту должен быть не менее 30 см. Чаще всего он выполняется из монолитного армированного бетона. Для его заливки монтируется опалубка, дно которой делают из доски толщиной минимум 40 мм, иначе в процессе наполнения опалубки жидким бетоном оно может переломиться. Для того чтобы не допустить потерь цементного молочка, изнутри опалубку выстилают полиэтиленовой пленкой.

Рисунок 2. Схема устройства сваи фундамента.

Арматурный каркас рассчитывается таким образом, чтобы он отстоял от стенок опалубки на величину тройного диаметра прутьев арматуры. Нижний и верхний пояс желательно зафиксировать, чтобы арматура не могла передвигаться во время заливки бетона . Сделать это можно с помощью горизонтальных стержней, вставленных в отверстия боковых стенок. Через 25-30 минут после заливки опалубки их удаляют.

При небольших нагрузках на свайный фундамент допустимо применение синтетической арматуры. Залитую бетонную массу нужно обработать строительным вибратором или проткнуть в нескольких местах прутом арматуры. Делается это для удаления воздуха из бетона. Сверху залитый ростверк накрывают полиэтиленовой пленкой. В течение следующей недели пленку снимают, бетон смачивают и снова закрывают.

Ростверк на пучинистых грунтах должен находиться на уровне около 20 см над землей.

Ширина его равна примерно ширине цоколя или толщине стен. На практике его делают шириной не менее 40 см, а его высота составляет 30 и более см. Ростверк не должен пересекаться с различными трубопроводами и иметь швов и стыков. Правильность и ровность верхней плоскости проверяется уровнем.

В качестве арматуры используются прутья диаметром 10 – 14 мм. Желательно, чтобы их длина соответствовала размеру стены. Количество прутьев, которое должны содержать верхняя и нижняя ленты (вместе), зависит от их диаметра. При толщине 10 мм понадобится до 8 прутьев, при 12 мм диаметре – до 6, а если их сечение составляет 14 мм, тогда применяют от 4 до 5 штук. Свайный фундамент с ростверком не предназначен для многоэтажных зданий, но он может оказаться незаменимым при малоэтажном строительстве домов, офисов, магазинов, бань на рыхлых грунтах.

Как правильно рассчитать арматуру для плитной основы?

Для расчета количества арматуры руководствуются формой и типом фундамента, а также несущей способностью почвы. Рассмотрим, как его произвести, если размер будущего строения составляет 5 Х 8 м, с двумя внутренними стенами (рисунок 2).

Рисунок 3. Схема устройства ленточно-свайного фундамента

При строительстве применим стержни с ребристой поверхностью, то есть арматуру класса А3, с сечением 1 см, такие прутья пригодны для щитового и каркасного дома. Но если почва, на которой возводят строение, имеет слабую несущую способность, тогда применяют арматуру с диаметром от 1,4 до 1,6 см, при этом шаг сетки каркаса составит 20 см.

Приступим к расчету:

• ((8 / 0,2) + 1) = 41 (арматурных прутьев длиной 8 м);
• ((5 / 0,2) + 1) = 26 (арматурных прутьев длиной 5 м);
• 41 + 26 = 67 (арматурных прутьев).

Ввиду того что мы строим плитное основание, используем два армированных пояса, поэтому количество прутьев удваиваем, и получается, что нам необходимо 134 прутка, при этом 82 из них имеют длину 8 м, а 52 – 6 м:

• 82 * 8 = 656 м;
• 52 * 6 = 312 м;
• 656 + 312 = 968 м.

Стержни нижней сетки соединяем между собой, в местах пересечения продольных и поперечных прутьев. Рассчитаем число соединений:

Если используемая плита имеет толщину 20 см, а расстояние от ее поверхности до каркаса составит 5 см, тогда 20 – 5 – 5 = 10 см, тогда:

• 1066 * 10 = 10660 см или 106,6 м;
• 106,6 + 968 = 1074,6 м (нужное число стержней для плитной основы).

Рассчитаем количество вязальной проволоки:

• 41 * 26 * 2 = 2132 (соединений).

Соединения производят, складывая проволоку в два сложения, поэтому если проволока имеет длину 15 см, тогда ее умножают на 2, получают 30. А для того чтобы рассчитать число вязок, нужно полученный результат умножить на число соединений, тогда получим:

Как рассчитать арматуру для ленточного фундамента?

Для продольных прутьев применяют арматуру класса А3, а для поперечных – А1 (рисунок 3). Ширина фундамента составляет 500 мм или 50 см, произведем расчет его длины, при этом учтем, что здание будет иметь 2 внутренние стены:

Если применить 6 арматурных прутков, тогда получим:

Рисунок 4. Схема армирования углов ленточного фундамента.

Шаг составляет 0,5 м, высота основы под дом – 0,2 м, тогда отступ от основания здания при применении 6 мм арматуры составит:

• (200 – 8) * 3 + (60 – 8) * 2 = 680 см.

Число соединений составит:

• (39 / 0,5) + 1 = 79;
• 68 * 79 = 5372 см или 537,2 м.

Так как вязку стержней сделаем в 12 местах, тогда:

Расчет арматуры для столбчатого фундамента

Для горизонтальных полос применим 6 мм арматуру класса А3. А для столбиков 4 шт. 12 мм, которые связывают на 25 см расстоянии, при этом высота столба составляет 1,7 м, а диаметр 30 см (рисунок 4). Их устанавливаем в четырех местах.

• 4 * 1,7 = 6,8 м ребристой арматуры;
• 4 * 4 * 0,25 = 4 м гладких прутьев.

На 40 столбиков потребуется:

Проволокой свяжем 4 горизонтальных и столько же вертикальных столбцов:

Мы рассмотрели, как производится расчет ленточного ростверка и арматуры. Фундамент – это основа любого строения, а финская технология оборудования свайно – ростверковых сооружений получает все большую популярность в нашей стране.

Источник