Последовательность проектирования свайных фундаментов

Обновлено: 15.05.2024

Вопрос от клиента: Здравствуйте, запланировал строительство дома, основной строительный материал – полнотелый кирпич, высота дома с учетом цоколя – 7,5 м. Согласно проведенным расчетам, общая масса дома составит – 325 т, при размере 10*12 метров. Какой фундамент лучше всего подойдет в данном случае? Правда ли говорят, что свайные фундаменты лучше ленточных, и какой фундамент из свай мне подойдет лучше? Дом будет строиться в северо – западном округе.

Прежде чем ответить на данный вопрос, давайте разберемся, что же представляет из себя свайный фундамент.

Фундамент из свай

Свайный фундамент – это фундамент в процессе устройства которого, в отличие от ленточного, в качестве опорных элементов используются сваи. Фундаменты данного типа более равномерно распределяют нагрузку на грунт и, при правильном устройстве, не подвержены «болезням» ленточных фундаментов таких как – неравномерная усадка и растрескивание. Также свайные фундаменты являются единственным выходом в местности со «сложными» или подвижными грунтами, в этом случае сваи не только лучше выдерживают массу постройки, но и укрепляют грунт и предотвращают его внезапные подвижки. В зависимости от планируемых нагрузок свайные фундаменты разделяют на несколько видов.

Рис. 1 Свайный фундамент

Устройство свайных фундаментов

Вид применяемых свай при обустройстве фундамента может кардинально отличаться, в зависимости от типа грунтов, в месте строительства, расчетной нагрузки на строящийся фундамент и многих других. Для выбора нужного типа фундамента стоит рассмотреть все их виды и определится, какой же подходит в данном случае:

Фундамент из винтовых свай

фундаменты из винтовых свай наилучшим образом зарекомендовали себя при возведении малоэтажных построек на малоподвижных грунтах с залеганием грунтовых вод более 3 м от поверхности земли. Недостатки данных свай вытекают из их достоинств – этот вид свай представляет собой металлическую трубу со специальным буром на конце, и, следовательно, возможная нагрузка на фундамент из таких свай напрямую зависит от характеристик металла самой сваи. Тем более металл, находясь в такой агрессивной среде как грунт, в значительной мере, подвержен коррозии. А значит, со временем теряет свои конструкционные свойства, этот фактор стоит учитывать при выборе данного типа фундамента. Так же можно отметить что это единственный ти свайных фундаментов который можно обустроить без применения спецтехники.

Рис. 2 Свайный фундамент: винтовой

Фундамент из железобетонных свай

наилучший выбор при частом строительстве. Особенностью данного вида фундаментов является их способность выдерживать большие нагрузки без разрушения несущих частей самой сваи. Так же, в силу особенностей производства, прочность свай данного типа можно подбирать под каждый объект отдельно, используя разные марки бетона и конструкционной арматуры. Высокая устойчивость бетона к воздействию факторов окружающей среды, делает железобетонные сваи идеальным выбором к использованию в местностях с щелочными и засоленными грунтами.

Рис. 3 Свайный фундамент из железобетонных свай

Фундамент из буронабивных свай

фундаменты из таких свай являются наиболее прочными и хорошо выдерживающими как вертикальные нагрузки, так и горизонтально направленные воздействия. Но при всех своих достоинствах, использование данного вида свай, для малоэтажного строительства, до трех этажей, экономически не оправдано. Это связано с тем что для обустройства фундамента из таких свай необходимо привлечение большого количества спецтехники и несоизмеримыми затратами на подготовку достаточного количества конструкционного бетона и скрепляющей арматуры.

Рис. 4 Свайный фундамент из буронабивных свай

Прежде чем выбрать подходящий тип свайного фундамента необходимо проведение целого комплекса проектно – изыскательских работ, без которых прочность построенного фундамента будет либо недостаточной, либо вовсе приведет к разрушению всей постройки.

Этапы проектирования свайных фундаментов

Весь комплекс работ по выбору подходящего фундамента можно разделить на несколько этапов:

Испытательное бурение – этот вид работ производится для отбора проб грунта, с целью изучения их характера.
Статическое и динамическое зондирование грунтов с целью изучения их подвижности.
Прессиометрические испытания грунтов – необходимый этап проводится для изучения степени сжимаемости грунта на строительном участке.
Испытание эталонными сваями - именно на этом этапе проводится определение типа требуемых свай.
Проведение опытных работ - которые включают в себя выяснение характера взаимодействия, будущего фундамента, с окружающими грунтами и близлежащими постройками.

После проведения всех изыскательских работ можно начинать разрабатывать проект фундамента, в котором учитываются все возможные факторы воздействия на возводимое строение. При составлении проектной документации учитывается вес каждой детали будущего дома – вес стен, крыши и прежде всего самого фундамента. На этом этапе многие неопытные застройщики не учитывают массу всех дополнительных конструкций и оборудования которые будут располагаться в строении. А вес этих дополнительных элементов может достигать, исходя из опыта проведенных работ, до 15 тонн, что является очень серьезной дополнительной нагрузкой. Для учета дополнительной массы в расчеты вносят поправочные коэффициенты.

Рис. 5 Проектирование свайного фундамента

Но исходя из предоставленных данных момент проектирования мы опустим и предположим, что оптимальным решением для обустройства фундамента рассматриваемого дома будут железобетонные сваи. Остается только выбрать тип нужных свай и их количество.

Расчет свайного фундамента

Для начала необходимо определить несущую способность фундамента, мы для расчета выбрали сваи марки С 10 – 30, так как они максимально отвечают требованиям прочности предъявляемой планируемой конструкцией, и наиболее подходят исходя из экономических соображений.
Формула по которой определяется несущая способность сваи выглядит так - P = 0,7хRнхF+0,8хUхfinхli в данной формуле приняты такие обозначения:

Не вдаваясь в долгие расчеты, скажем, что наш выбор свай марки - С 10 – 30 полностью удовлетворяет условиям поставленной задачи.

Но если есть сомнения в правильности расчетов можно использовать еще один, менее сложный метод:

1. Сначала делаем расчет одиночной сваи в составе фундамента, по формуле - N=Fd /g, где – N – усилие возникающее в свае под воздействием нагрузок, Fd –расчетная несущая способность грунта, g – коэффициент надежности. Все значения справочные и легко находятся в СП 50-102 и СНиП 2.02.03;

2. Далее определяем количество свай в свайном поле по формуле - n=P/N, Р – нагрузка на фундамент.
Исходя из проведенных расчетов – получается, что количество необходимых свай будет равно 13,6 штуки, но исходя из нагрузок которые выдерживает данный тип свай можно количество можно сократить до 10, свай марки - С 10 – 30.

Свайный фундамент: плюсы

Преимущества фундамента из железобетонных свай для частного строительства, по сравнению с остальными типами фундаментов неоспоримы, и вот некоторые из них:

Хорошая устойчивость, как к продольным, так и к поперечным нагрузкам.
Хорошая химическая инертность бетона – это очень важно при устройстве фундаментов на химически активных грунтах.
Такие фундаменты очень долговечны.
Имеют высокий запас прочности – очень важный фактор в частном строительстве, постоянно есть желание достроить еще один этаж.

Минусы свайного фундамента

При всех достоинствах данный вид фундаментов не лишен и недостатков:

Для обустройства фундамента не обойтись без спецтехники
Монтаж таких свай может привести к разрушению близлежащих построек – это связано с тем, что при монтаже свай, как правило, используются, молоты вызывающие довольно сильные продольные колебания в грунте.
Для обустройства фундамента не обойтись без спецтехники.
Требуется довольно большая площадь для маневрирования техники.

Но, несмотря на все свои недостатки фундамент из железобетонных свай, является лучшим решением для строительства загородного дома из – за своей прочности и долговечности.

Стоимость обустройства свайного фундамента

При кажущейся сложности свайный фундамент обойдется на порядок дешевле, за счет экономии на оплате труда работников и скорости выполнения работ. Для примера стоимость обустройства фундамента по заданным условиям обойдется в сумму – 90000 рублей, не учитывая затраты на перебазировку и эксплуатацию техники которые равны 20000 рублей, следовательно общая стоимость такого фундамента составит 110000 рублей.

Тогда как равный по прочности ленточный фундамент обойдется минимум в 120000 рублей. Как видно - разница на лицо.

Выводы: Таким образом, для возведения дома с заданными параметрами наилучшим выбором, с учетом всех особенностей выбранной местности, будет фундамент из железобетонных свай. Но хочется напомнить, что провести расчеты с учетом всех особенностей участка строительства, могут только специалисты и организации прошедшее соответствующее обучение и лицензирование, поэтому не доверяйте свою жизнь и безопасность дилетантам. Это убережет вас, в будущем, от лишних трат кровно заработанных средств и позволит сделать ваш дом по настоящему надежным и уютным.

Наши услуги

Наша компания "Богатырь" базируется исключительно на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай. В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Условия применения фундаментов глубокого заложения. Классификация фундаментов глубокого заложения. Особенности и схема расчета несущей способности и осадки фундаментов глубокого заложения.

Фундамент глубокого заложения, он же глубоко заглубленный фундамент, - это фундамент, основание которого находится на глубине большей, чем глубина промерзания грунта. Главный смысл заложения фундамента на большую глубину в том, чтобы опереться на плотный слой грунта с большой несущей способностью. Заложение глубоко заглубленного фундамента подразумевает большой объем земельных работ: траншею под фундамент нужно рыть на большую глубину. Расход бетона на такой фундамент так же большой. Плюсом фундамента глубокого заложения является его большая несущая способность, поэтому такие фундаменты характерны для тяжелых домов, построенных из кирпича или железобетона, а так же для многоэтажных домов.

При высоком уровне грунтовых вод, то есть когда они находятся на глубине 1,5-2 м, делать заглубленный фундамент не целесообразно, потому что в этом случае он будет опираться на насыщенный влагой грунт. Такой грунт пластичен, подвижен и имеет низкую несущую способность. Расходовать большое количество бетона на заглубленный фундамент ради того, чтобы он опирался на слабый грунт нет никакого смысла, поэтому при высоком уровне грунтовых вод выбирают мелкозаглубленные фундаменты – ленточные или плитные.

Заглубленные фундаменты чаще всего делают ленточного типа, реже – плитного. Объясняется это тем, что для ленточного фундамента нужно проводить меньше земельных работ: одно дело вырыть траншею, пусть и глубиной 1,5-2 м, и совсем другое дело рыть целый котлован, чтобы уложить монолитную плиту. Кроме того, при большой глубине заложения грунт под основанием обычно достаточно плотный и опорной площади ленточного фундамента более чем достаточно.

Устойчивость фундамента глубокого заложения к морозному пучению обеспечивается благодаря тому, что его основание находится ниже глубины промерзания. Силы пучения не действуют на фундамент снизу, и существуют только касательные силы пучения, которые действуют на стенки фундамента. Воздействие касательных сил гораздо меньше, чем действие сил пучения на основание, но все же эти силы велики и могут достигать 5 тонн на квадратный метр боковой поверхности. Монолитный железобетонный ленточный фундамент размером 6 м на 6 м с толщиной ленты 0,4 м и высотой ленты 1,9 м, заглубленный на глубину 1,5 м будет иметь вес 43,7 т и площадь боковой поверхности 36 м2. При величине касательной силы пучения 5 т/м на такой фундамент будет действовать сила, эквивалентная 180 т. Если на фундаменте стоит тяжелый бетонный дом весом более 200 т, то его вес легко компенсирует силы пучения. Но если на заглубленном фундаменте стоит деревянный дом, весом до 100 т (а вместе с фундаментом 143 т), то сила пучения может его выдавить из земли. Поэтому, как это ни странно может показаться на первый взгляд, заложение фундамента ниже глубины промерзания в случае с деревянными или каркасными домами, не гарантирует устойчивость.

Из всего выше написанного можно сделать один вывод: фундаменты глубокого заложения следует выбирать при строительстве каменных, бетонных, кирпичных домов на грунтах с низким уровнем грунтовых вод.

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний: по первой группе - по несущей способности грунта основания; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков; по второй группе - по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия N≤F_d/γ_k, где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН; F_d - несущая способность сваи; γ_k - коэффициент надежности.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия s≤s_u, где s - деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом; s_u - предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01-83* (табл. 9.2).

Расчет по перемещениям свайных фундаментов от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий u_p≤u_u; ψ_p≤ψ_u

u_p и u_u - расчетные значения соответственно горизонтального перемещения, м, и угла поворота, рад, свайного фундамента; ψ_p и ψ_u - их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ростверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений. Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условии строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка.

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несущую способность сваи F_d и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай и в кусте определяют по формуле n=γ_kN₀₁/F_d, где N₀₁ - расчетная нагрузка на куст, кН. Число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно размещать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно расстояние между осями свай принимается а = 3d, а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка 1d.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие , где G_f и G_g - расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка, кН.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяю по формуле b_p=d+2c_o+(m-1)с_р, где с₀=0,1 м - расстояние от края ростверка до грани сваи; m число рядов свай; с_р - расстояние между рядами свай, м.

Железобетонные ростверки ленточных свайных фундаментом рассчитывают как неразрезные многопролетные балки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-84.

Внецентренно нагруженный свайный фундамент. Предварительное число свай при внецентренном нагружении свайного фундамента определяют, так же как и при центральной нагрузке, по формуле n=γ_kN₀₁/F_d, а затем увеличивают приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, •определяют по формуле внецентренного сжатия.

Подбор оптимального числа свай и расстояний между ними прирасчете внецентренно нагруженных свайных фундаментов значительно облегчается при использовании номограммы, разработанной институтом «Фундаментпроект». Номограмма составлена для кустов с числом свай от 3 до 26 и обеспечивает наиболее полное использование их несущей способности.

Расчет осадки свайных фундамента. Сложность определения осадки свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

методы, основанные на полуэмпирических и эмпирических зависимостях;

методы, основанные на принципах механики грунтов и в той или иной степени упрощенные в целях их применения как для ручного счета, так и на ЭВМ;

Расчет осадок свайных фундаментов производится водится по методу условного массивного фундамента. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ(рис. 11.17, а), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков - вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном c=htg(φ_II_,_mt/4), где h - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φ_II_,_mt - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта: φ_II_,_mt=∑φ_II_,_ih_i/∑h_i, где φ_II_,_i - расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам b_y=a_b(m_b-1)+d+2c; l_y=a_l(m_l-1)+d+2c, где a_b и a_l - расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; m_b и m_l - количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис.); d - диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление р_II по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания R глубине, т. е. pII=NII/Ay≤R, где А_у=b_у1_у - площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; N_II расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний N_II=N₀_II+N_cII+N_pII+N_rII, где N₀_II - расчетная нагрузка от веса здания или сооружении на уровне верхнего обреза фундамента, кН; N_cII, N_pII, N_rII - вес соответственно сван, ростверка и грунта в объеме условного фундамента АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента определяется, как правило, методом элементарного суммирования.

Проектирование свайных фундаментов производится всоответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 [8].

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Свайныефундаменты применяются при слабых грунтах или вследствиетехнико-экономических преимуществ (быстрота производстваработ, экономичность и другие). Для промышленного и гражданского строительства выбираются, в основном, свайныефундаменты с низким ростверком.

Сваей называется стержень, погруженный в готовом видев грунт или изготовленный непосредственно в скважине вгрунтовом массиве. Свая передает нагрузку на основаниекак нижним торцом, так и трением, возникающим по еебоковой поверхности при перемещении.

Верхняя часть сваи называется головой.

Растверкомназывается балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Растверк служит дляраспределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи.

Расчет свайных фундаментов производится по двумгруппам предельных состояний. По первой группе — расчетнесущей способности сваи и проверка прочности свай иростверков. По второй группе — расчет по деформациямсвайных фундаментов.

2.8.1. Выбор типа, длины и сечения свай

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки. При выполнении курсовогопроекта рекомендуется выбирать типовые забивные железобетонные сваи по справочникам, специальному альбому, имеющемуся на кафедре, или согласно табл. 5.7 приложения.

В практике жилищного и промышленного строительстванаиболее часто применяются сваи с сечением 25 х 25 и 30 х 30 см. При назначении длины свай следует иметь в виду, что почти всегда экономически целесообразен фундамент сменьшим числом более длинных свай, чем фундамент сбольшим числом коротких свай.

Длина сваи определяется глубиной залегания несущегослоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка.

Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущийслой грунта на 1÷1,5 м. (Рис. 4.8).

2.8.2. Предварительное определение глубины заложенияи толщины плиты ростверка

При назначении глубины заложения подошвы свайногоростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтовстроительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения (например, наличие подвала и т.д.).

Глубина заложения свайного ростверка в непучиниетыхгрунтах назначается независимо от глубины промерзания(не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистыхгрунтах — ниже расчетной глубины промерзания не менеечем на 0,25 м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверкапринимается на I5. 20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная еготолщина определяется проверочным расчетом на изгиб илина продавливание головами свай. Величина заделки головы

железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент — не менее 5. 10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент-

не менее поперечного сечения сваи или на 5. 10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодическогопрофиля на длину 25 ее диаметров.

2.8.3. Определение расчетного сопротивления сваи (Расчет свайного фундамента по I группе предельный состояний)

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу, как правило не требуется, так как его результат обычно больше, чем по грунту [5].

Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

В качестве примера на рис. 4.9 дана расчетная схема дляопределения расчетного сопротивления сваи.

Примечания. 1. В случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель — к пылевато-глинистымгрунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличивается на 60%, но неболее, чем до R=20 МПа.

Острие сваи заводят в несущий слой: в пески средней крупности и крупные, средней плотности и плотные; глинистыегрунты при IL≤0,5. Слои грунта, прорезаемые сваей, делят наполоски толщиной не более 2 м. Так, например, третий слойделят на три части: верхнюю — толщиной по 2 м и нижнюю — 0,5 м. Вычисляют средние глубины ziдля каждого слоя, т.е. расстояния от поверхности грунта до середины полосок.

По табл. 4.11 определяют fiв зависимости от величины ziи характеристик грунтов:

По табл. 4.10 определяют R, в зависимости от zoи характеристик грунта. Полученные значения подставляют в формулу (4.24) и вычисляют F. Определяют количество свай:

где ΣN1 — сумма внешних расчетных вертикальных нагрузок, приведенных к подошве плиты ростверка;

η — коэффициент, учитывающий работу свай при наличии момента внешних сил в уровне подошвы ростверка и принимаемый равным 1,1. 1,2.

Если на фундамент действует только осевая сжимающая нагрузка, то η=1.

Полученное количество округляют до целого числа свай в кусте, удобного для размещения и забивки — nс.ф.

При необходимости изменяют количество свай, принимая их других размеров, что ведет к увеличению или уменьшению F.

После определения числа свай производят размещение их в плите рядами или в шахматном порядке. Размещая сваи по площади ростверка, необходимо стремиться к сокращению его размеров дo конструктивного минимума. Это достигается правильным выбором порядка размещения и установлением минимальных (не менее 3d; d — поперечный размер сваи) расстояний между осями свай. Под ленточными ростверками (фундаменты под стены) сваи рекомендуется располагать в

один или два ряда (рис. 4.9).

При определении размеров ростверка расстояние от оси крайнего ряда свай до края плиты принимают равным не менее 0,7 d.

После размещения свай и конструирования ростверка (рис. 4.10) находят фактический вес ростверка и грунта на его уступах Nф, определяют фактическое давление на каждую сваю Рф.

Для центрально нагруженного свайного фундамента проверяют условие:

Для внецентренно нагруженного свайного фундамента:

гдеy —расстояние от центра тяжести свайного поля до ряда свай, в котором определяется давление на сваю, м;

yi— расстояние отдельного ряда свай относительно центрасвайного поля.

При этом расчетная нагрузка на одну сваю не должнаотклоняться от ее несущей способности F более чем на10–15%.

Если условие проверки выполняется, то расчет несущейспособности свайного фундамента считается законченным.

В противном случае необходимо изменить длину свай илиих число в фундаменте и повторить расчет.

2.8.4. Проверка давления в основании свайного фундаментакак условно - массивного

(Расчет свайного фундамента по II группе предельных состояний)

При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровнеконцов свай (рис. 4.9). Перед определением осадки проверяют прочность основания фундамента в уровне острия сваи.

Положение граней 1; 2 и 3; 4 условного массивного фундамента определяют используя средневзвешенное значениерасчетного угла внутреннего трения ϕср.

где ϕ1, ϕ2. ϕn — расчетные значения углов внутреннего трения грун-

та в пределах соответствующих участков сваи h1, h2. hn;

Определяют ширину byдлину lyи площадь Ayусловногофундамента 1, 2, 3, 4.

Например, согласно рис. 4.9,

Расчетом проверяют условие

где ΣNII — сумма расчетных нагрузок (по деформациям) в плоскости подошвы свайного фундамента, кН;

Aу— площадь подошвы условного массива, м;

R — расчетное сопротивление грунта основания условного

фундамента в уровне острия сваи, кПа (см. формулу (4.8) при d1=zo; b=by).

NУII — вес условного фундамента в объеме свайно-грунтового

массива 1; 2; 3; 4. Приближение NyII=γcp·Z0+Ay.

2.8.5. Расчет свайного фундамента по деформациям

Расчет осадок свайных фундаментов и их оснований производится следующими методами:

1. Методом послойного суммирования (метод СНиП2.02.01-83*).

2. Методом, рекомендованным [8] для расчета ленточныхсвайных фундаментов.

Студент, в зависимости от наличия в его распоряжениилитературы, может выполнять расчеты любым методом.

Комплексный пример расчета свайного фундамента данв учебном пособии [6, с. I72–177].

2.9 Технико-экономическое сравнение вариантовфундамента и выбор основного варианта

Расчет стоимости возведения фундамента рекомендуетсяпроизводить на основе сборников единых районных единичных расценок применительно к району проживания студента. При отсутствии таковых можно пользоваться приведенными в приложении (табл. 5.8) укрупненными расценками [3].

Определение стоимости фундамента по каждому варианту целесообразно вести в табличной форме.

2.10 Указания по производству работ и техникебезопасности (для основного варианта)

В курсовом проекте должны быть рассмотрены следующие вопросы : устройство траншей и котлованов под фундаменты с разработкой систем креплений (в необходимых случаях); системы водопонижения и водоотлива; производствоземляных работ; выбор сваебойного оборудования и расчетотказа сваи; организация работ по устройству монолитныхили сборных фундаментов; техника безопасности.

Указания по производству работ и технике безопасностидолжны быть подкреплены в необходимых случаях цифрами, сравнениями, эскизами, расчетами и ссылками на литературу.

Мы расскажем Вам о проектировании свайных фундаментов на железобетонных забивных сваях. Этапы проектирования опишем и расскажем подробно.

Согласно своду правил по проектированию и устройству свайных фундаментов СП 50-102-2003, свайные фундаменты проектируются с обязательным учетом

сведений о сейсмической активности в районе строительного участка
данных инженерно-геологической разведки грунтов
расчетных нагрузок на фундамент
данных об особенностях конструкции сооружения и назначения
наличия в непосредственной близости от строительства других зданий и сооружений
требований по экологии

Загрузить на компьютер СП Свайные фундаменты: скачать.

Что нужно учесть при проектировании

1) При проектировании предусматриваются наилучшие, с точки зрения долговечности, надежности и экономичности конструкций, решения.

2) Обязательно учитываются все местные инженерно-геологические и экологические условия, плюс опыт возведения фундаментов в аналогичных условиях.

3) Проектировочные работы проводятся в соответствии с техническим заданием и должны учитывать уровень ответственности здания (ГОСТ 27751).

4) Инженерно-геологические изыскания могут проводить только организации с соответствующими лицензиями и с учетом возможного влияния строительства на соседние здания.

5) Также предусматривается контроль и учет всех натурных изменений (деформации оснований и фундаментов) на весь период проведения работ.

6) Все применяемые в строительстве строительные материалы, конструкции, изделия и грунты должны соответствовать требованиям проекта, действующим стандартам, а также техническим условиям. Замена их может быть произведена только по согласованию с проектной организацией и непосредственным заказчиком.

7) Если устройство свайных фундаментов производится в условиях агрессивной внешней среды, учитываются требования СНиП 2.03.11.

Исходные данные

Проектирование фундаментов свайного типа выполняется на основании положений СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты" и "Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений" от 30.11.2011 года.

Согласно данным нормативным документам проектировочные расчеты должны выполнятся на основании следующих исходных данных.

Информация о геологических и гидрогеологических свойствах грунтов на строительной площадке;

Данную информацию получают в результате проведения геодезических исследований, которые предполагают бурение пробной скважины в месте обустройства свайного фундамента и последующее изучение характеристик грунта.

Глубина пробной скважины может варьироваться в зависимости от типа грунта (в слабой и неустойчивой почве скважина бурится до достижения нижних плотных слоев грунта). Если возводимое здание будет иметь большую площадь производится бурение нескольких скважин в крайних точках свайного поля.

Рис. 1.1: Исследования грунта на участке, отведенном под строительство свайного фундамента

По завершению бурения определяется уровень расположения грунтовых вод и выполняется передача образца почвы в лабораторию для определения химического состава грунтовой влаги.

На основании нормативных данных определяется глубина промерзания почвы в холодное время года.

Данные о механических и физических характеристиках почвы;

Информация о механических характеристиках грунта собирается прямо в полевых условиях с помощью специального оборудования. Определяются следующие характеристики грунта:

Модуль деформации;
Удельное сцепление;
Угол внутреннего трения.

Далее выполняется забор образцов почвы на анализ и их передача на исследования в строительную лабораторию, где определяется:

Плотность;
Влажность;
Удельный вес;
Пористость грунта.

Рис. 1.2: Анализ характеристик грунта в строительной лаборатории

Чтобы получить данную информацию необходимо потратить достаточно большое количество времени и финансовых средств, однако она крайне необходима, поскольку итоговая несущая способность свайного фундамента непосредственно зависит от характеристик грунта, которые обязательно нужно учитывать при проектировании.

Данные о возводимой постройке;

Следующим этапом подготовки к проектированию является сбор данных о характеристиках возводимого здания, к которым относится:

Количество этажей;
Материалы, используемые для строительства стен, кровли и перекрытий;
Расположение внутренних стен здания;
Класс ответственности постройки;

На основании этой информации выполняется расчет массы возводимого строения.

Рис. 1.3: Нормативный вес стен и перекрытий из разных материалов

Данные о нагрузках, оказываемых на свайных фундамент;

Все внешние нагрузки, которые испытывает свайный фундамент, делятся на две основные группы - постоянные и периодические.

К постоянным нагрузкам относится вес самого здания и воздействие массива грунта, тогда как периодические нагрузки классифицируются на три вида:

Длительной продолжительности - вес мебели/производственного оборудования, людей;
Кратковременной продолжительности - снеговые и ветровые нагрузки;
Нагрузки особого типа - сейсмические нагрузки и воздействия на фундамент здания потенциально возможной взрывной волны.

Порядок проектирования свайных фундаментов

Проектирование свайных фундаментов согласно требованиям СНиП № 2.02.3.87 должно выполняться в следующей последовательности:

Производится анализ и оценка информации о геологических условиях на строительной площадке, исходя из которых определяется несущие характеристики почвы и глубина, на которую должны быть погружены свайные опоры.

Несущие свойства грунта - это величина внешней нагрузки, которую способна выдержать определенная площадь почвы (см2 / м2). На несущие свойства почвы непосредственно влияет ее уплотненность и степень насыщения грунта влагой.

Нормативные показатели несущих характеристик разных типов почвы можно увидеть на рисунке 1.4

Рис. 1.4: Нормативная несущая способность разных видов грунтов

Несущие свойства грунта, в большинстве случаев, на порядок меньше несущей способности самой свайной конструкции. Виду этого, определение фактических несущих свойств свайного фундамента на конкретном типе грунта требует сопоставления данных показателей (в расчет берется наименьшее значение несущей способности).

Определяется вид (буронабивные, винтовые либо забивные ЖБ конструкции) и типоразмерных свай, которые необходимо использовать для создания фундамента;
Проводится расчет фактических несущих свойств сваи в конкретных геодезических условиях;

После теоретических расчетов несущих свойств свайного основания (где учитываются несущие характеристики почвы и вес постоянных и временных нагрузок, оказываемых на фундамент здания) выполняется проверка полученных результатов практическими исследованиями. Для этого применяются технологии динамической нагрузки либо статического зондирования, которые реализуются непосредственно на строительной площадке в процессе пробного погружения сваи.

Рис. 1.5: Статическое зондирование сваи

Выполняется расчет требуемого количества свай;

Количество опорных свай варьируется в зависимости от массы возводимого здания и несущей способности почвы. Свайные опоры должны обязательно размещаться по углам здания, в местах пересечения внутренних стен и быть равномерно распределены по контуру наружных стен постройки с шагом 1,5-2 метра.

Выполняется сопоставление фактического давления на одну сваю с их нормативными несущими характеристиками;
Создается чертеж расположения свайных опор в фундаменте;

Рис. 1.6: Виды расположения свай в фундаменте

Особенности проектирования фундаментов на железобетонных забивных сваях

При проектировании фундамента на основе железобетонных свай крайне важно правильно рассчитать несущие свойства фундамента по типу грунта, где помимо нормативных характеристик забивных свай необходимо учитывать сопротивление слоев грунта под их опорными подошвами и сопротивление, прилагаемое к вертикальным стенкам свай.

Рис. 1.7: Схема распределения нагрузок оказываемых на забивную ЖБ сваю

Расчет выполняется с использованием формулы: FD = Ycr * (Fdf + Fdr), в которой:

1. Ycr - коэффициент общих условий работы почвы (как правило, равен единице);

2. Fdf - сопротивление слоев грунта под нижней частью свайного столба, рассчитываемое по формуле: Fdf = Ycr * R * A, где:

Ycr - коэфф. работы свайной опоры в почве;
R - сопротивление почвы под опорной поверхностью железобетонной сваи;
А - площадь (см2) опорной поверхности.

3. Fdr -сопротивление почвы к боковым стенкам столба сваи, рассчитываемое по формуле: Fdr = u * Ycr * Fi * Hi, где:

Fi - сопротивление отдельных слоев грунта боковым стенкам свайного столба;
Hi - общая толщина слоев грунта соприкасающихся с боковой поверхностью сваи.

Рис. 1.8: Схема фундамента с ростверком из забивных ЖБ свай

Обязательное при проектировании

Обязательным элементом проектирования является положения о срезке плодородного слоя грунта и дальнейшего его использования для рекультивации малопродуктивных сельскохозяйственных земель или для работ по озеленению района строительства.

Также проектом предусматриваются необходимые меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций в районах, где возможно выделение почвенных газов.

Важно! Пример проекта коттеджа с подвалом смотрите по ссылке.

Заказ проектирования фундаментов

Оставьте заявку на исследование грунта под забивку свай, проектирование свайного фундамента под забивку железобетонных свай.

Читайте также: