Пример расчета свайно ростверкового фундамента





Главная | О нас | Обратная связь

Пример 6. Расчет свайного фундамента

Рассчитать свайный фундамент под сборную железобетонную колонну. Здание каркасное с заполнением. Сечение колонны 0,6 0,4 м. Действующие нагрузки по обрезу для расчета по несущей способности следующие:

F 0 vII =2300 кН; M 0 II =71 кНм; F 0 hII =16кН.

Напластование грунтов изображено на рис. 24, их свойства по данным испытаний приведены в таблице. Расчетная глубина промерзания dfn =1,5 м. Сроки строительства неизвестны.

Рис. 24. Расчётная схема к определению несущей способности сваи с геологической колонкой.

Таблица свойства грунтов

Назначаем глубину заложения ростверка. Показатель текучести суглинка

По табл. 2 СНиП [6] глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Принимаем глубину заложения ростверка d =1,6 м.

Выбираем тип, материал и конструкцию свай. По геологическим условиям тип сваи – висячая.

В прочный грунт (песок) нижний конец сваи рекомендуется за­глублять не менее чем на 2…3 м. С учетом глубины заложения рост­верка получаем длину сваи около 10 м. Уровень грунтовых вод низ­кий, поэтому принимаем сваи железобетонные, по приложению или альбому [10] CI0-30. Длина сваи 10 м, сечение 30х30 см, вес 22,9кН, бетон марки М300, арматура 4 Æ 12 А-II.

Расчетную нагрузку определяем по формуле (18), по табл. 1 и 2 СНиП [7]. Для этого найдем gcR =gcf =1; gc =1; А =0,3 х 0,3=0,09 м 2 ; u =0,3 х 4=1,2 м.

На глубине do = 11,6 м от поверхности до мелкого песка сред­ней плотности (е =0,61) получаем R =2700 кПа.

Показатель текучести суглинка ЈL =0,6, глины

Расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи, кПа:

Расчетное сопротивление сваи (допускаемая нагрузка)

Приближенно определяем вес ростверка и грунта на ступенях. Среднее фиктивное давление под ростверком при расстоянии между сваями 3d, составит:

Ориентировочная площадь подошвы ростверка

Ар =2300/(546-20х1,6)=4,47м 2 .

Вес ростверка и грунта на ступенях при gf =1,1

Определяем количество свай. С учетом действия момента увеличиваем это количество на 10 %:

Конструируем ростверк. Сваи размещаем на расстоянии в осях 3d =0,9 м. Минимальная высота ростверка по условиям заделки колонны и толщины дна стакана

Примем обрез на отметке -0,15, подколонник 1,2 х 1,2м (рис. 25). Заделка свай на 5см. С учетом возможного отклонения свай при забивке принимаем свес ростверка 15 см. Проверяем фактическую нагрузку на сваи. Объем бетона ростверка

Объем грунта на ступенях

Вес ростверка и грунта при gf =1,1

Момент на уровне подошвы ростверка

Нагрузка на сваю в крайнем ряду

Недогрузка 1,8 % допустима.

Рис. 25.Размещение свай в плане и конструирование ростверка

Проверка давления в плоскости нижних концов свай и расчет основания по деформациям выполняются по схеме рис. 23 как для фундаментов на естественном основании.

Конструктивный расчет ростверка не выполняется.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

При выполнении курсового проекта допускается ограничиваться сравнением вариантов по стоимости, определяемой по укрупненным показателям (см. табл.7). Сначала определяют объемы работ по вариантам, затем стоимость вариантов. Принимают более экономичный вариант.

Ввиду значительных изменений расценок на строительные материалы, изделия и работы принимается следующая методика: стоимость элементов определяют по указанным расценкам, а суммарная стоимость варианта умножается на коэффициент к. значение которого указывается преподавателем.

Укрупненные единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов и искусственных оснований

Наименование работ и конструкций

Стоимость на единицу измерения, руб.- коп.

А. Земляные работы I. Разработка грунта под фундаменты: 1) при глубине выработки до 2м и ширине траншеи 1 м 2) при глубине котлована более 2 м на каждые 0,1м глубины заложения фундаментов стоимость земляных работ увеличивается на 10 % (при уменьшении глубины стоимость соответственно уменьшается). 3) при ширине котлована более 1 м на каждые 0,2м увеличения его ширины стоимость земляных работ повышается на 7 %. 4) при разработке мокрых грунтов вводятся поправочные коэффициенты, соответственно при объеме мокрого грунта (ниже подземных вод) менее или более 50 % от общего объема грунта: К =1,25 К =1,4 II. Водоотлив: при отношении мощности мокрого грунта (ниже уровня подземных вод) к глубине котлована: § до 0,25 § до 0,5 § до 0,75 § свыше 0,75 III. Крепления: § крепления стенок котлована досками: § при глубине выработки до 3 м § при глубине выработки более 3 м § устройство деревянного шпунтового ограждения. Б. Устройство фундаментов I. Сборные фундаменты: 1. фундаменты железобетонные сборные для промышленных зданий 2. трапецеидальные блоки ленточных фундаментов 3. бетонные фундаментные блоки (в том числе стеновые) II. Монолитные фундаменты: 1. фундаменты железобетонные, отдельные (под колонны) 2. то же, ленточные 3. фундаменты бетонные, отдельные 4. то же, непрерывные (ленточные) 5. фундаменты и стены подвала бутобетонные 6. то же, бутовые III. Устройство армированных поясов: 1. устройство монолитных железобетонных поясов 2. устройство армированной кладки IV. Железобетонные сваи: 1) железобетонные до 12 м (с забивкой) 2) то же, более 12 м 3) железобетонные полые сваи с открытым концом при длине до 8 м (с забивкой) и диаметре, мм: § до 660 § до 780 4) железобетонные полые сваи с закрытым концом, толщиной стенок 80 мм, диаметром 400 и 600 мм V. Деревянные сваи: § длиной до 10 м § более 10 м VI. Искусственные основания под фундаменты: 1) песчаные подушки за 1 м 3 в деле 2) щебеночные и гравийные подушки 3) уплотнение грунта тяжелыми трамбовками 4) уплотнение слабых грунтов песчаными сваями 5) силикатизация песчаных грунтов при двухрастворном методе 6) закрепление грунтов синтетическими смолами

м 3 На 1 м 3 грунта м 2 крепления то же м 2 ограждения м 3 железобетона то же м 3 бетона м 3 железобетона то же м 3 бетона то же м 3 бутобетона м 3 кладки м 3 железобетона т металла м 3 бетона то же м 3 бетона то же _”_ м 3 сваи то же м 3 то же _”_ пог. м 1 м 3 закрепленного массива То же

3-60 0-35 0-95 1-80 3-00 0-85 0-98 7-86 44-50 46-50 36-00 31-00 28-30 29-40 26-30 21-00 20-10 36-20 367-00 88-40 86-10 88-17 92-97 190-00 64-00 62-00 7-20 11-20 0-45 1-60 40-00 50-00

9.1. Пример 7. Технико-экономическое сравнение вариантов

Определяем объем (в м 3 ) отдельных частей фундаментов на естественном основании (см. рис. 18) и свайного, результаты сводим в таблицы. Для сокращения расчет свайного фундамента здесь не приведен (он выполнен так же, как в примере 6). Расценки берем из табл. 7 настоящих указаний.

Сваи и ростверк: расчет и монтаж

Свайно ростверковый фундамент привлекателен при возведении своими руками небольших построек — коттеджей, бань, гаражей. Хотя на такой опоре можно строить и более серьезные сооружения.

Устройство этого типа опоры целесообразно во многих случаях:

  • небольшой бюджет строительства заставляет искать альтернативы дорогим конструкциям;
  • на устройство опоры нужно потратить минимум времени;
  • особенности участка требуют обойтись минимальным объемом земляных работ;
  • глубокое залегание плотных слоев грунта делает очень дорогим оборудование плитного или ленточного типа конструкции;
  • сложная гидрогеология на участке, подтопляемый грунт;
  • присутствие вечномерзлых пластов.

При этом не стоит считать свайно ростверковый фундамент универсальным решением.

Его прочность уступает ленточному, опорная площадь невелика, также конструкция не позволяет закладывать цокольный этаж.

В любом случае, если в проект включается свайный фундамент с ростверком, то нужно выполнить тщательный расчет нагрузок, который должен базироваться на данных изучения грунта, гидрогеологии и других условий эксплуатации.

Этот тип конструкции более уязвим для разрушающих факторов. Особенно внимательным нужно быть в случае закладки опоры своими руками, когда строительство производится без привлечения специалистов.

Смотрите нашу видео-подборку по теме:

Подсчеты

Выполняя расчет нагрузки, чтобы определить параметры будущего фундамента, следует опираться на результаты исследования грунта. Важную роль играет его несущая способность, подвижность, пучинистость, набухаемость.

Свайный фундамент с монолитным ростверком обладает тем преимуществом, что можно относительно недорого создавать конструкцию, которая в качестве опоры использовала слои почвы, расположенные на большой глубине.

Выполнить исследование своими руками довольно сложно, лучше для этого нанять специалистов. Тогда у вас на руках будет детальный отчет о характеристиках почв.

Зная о том, какой плотностью обладают грунты на разном уровне, можно выбрать оптимальную глубину закладки свай и затем определиться со способом их погружения. При выполнении всех работ своими руками доступен только варианты с буронабивными или свайно-винтовыми опорами.

Далее последовательность расчета такова:

  1. Основываясь на данных проекта, высчитывается масса строения, нагрузка на свайный фундамент с ростверком.
  2. Зная величину нагрузки и несущую способность основания, можно легко высчитать требуемую минимальную совокупную площадь опор.
  3. На основании полученных данных выбирается размер опор и их количество.

Имея на руках проект постройки и зная количество опор, можно распределить их по площади под домом.

При этом обязательно сваи должны быть под углами, стыками стен, под наиболее массивной нагрузкой. Расстояние между соседними опорами не должно превышать 2-3 метра, иначе придется выполнять устройство очень массивного и габаритного ростверка. Возможно придется увеличить число опор сверх расчетного.

  • Зная окончательное количество свай, их размеры, требуемую прочность, можно высчитать необходимое количество строительных материалов.
  • Отдельно следует сделать расчет обвязки — ростверка. Однако без знания сопромата выполнить более-менее точный анализ распределения нагрузок невозможно, поэтому приходится закладывать конструкцию с заведомо избыточной прочностью.

    Как правило, ширина ростверка делается на 10-20 сантиметров больше толщины стены, а высота приблизительно равной ширине. Из-за большого количества нагрузок на разрыв ростверк обязательно должен быть хорошо армированным.

    Как продольная, так и поперечная арматура должна быть рабочей, особо качественно следует обвязывать места стыков ростверка и сваи. Определенное в ходе расчета количество металла тоже следует включить в смету затрат на свайно-ростверковый тип опоры.

    Закладка

    Свайный фундамент с монолитным ростверком не требует больших усилий при закладке. При необходимости один-два человека могут провести все работы своими руками и при этом качество совершенно не пострадает.

    Устройство производится по простому алгоритму:

    1. Подготавливается участок, размечается согласно ранее составленному проекту.
    2. В намеченных местах бурятся отверстия требуемого размера и глубины.
    3. Подготавливается песчаная подушка, укладывается опалубка.
    4. В яму опускается арматурный каркас из 3-4 прутьев. Расчет длины прутьев стоит производить с учетом высоты обвязки.
    5. Производится заливка.
    6. Когда раствор затвердеет, собирается арматурный каркас ростверка.
    7. Монтируется опалубка для обвязки.
    8. Заливается раствор в ростверк.
    9. Когда бетон наберет необходимую прочность, опалубка снимается, производится гидроизоляция.

    Ростверк может быть частично погруженным в грунт, лежать на нем или даже быть приподнятым над землей. В случае наличия на участке пучинистых почв следует выбирать приподнятый ростверк.

    При морозном пучении грунт создает сильные подъемные нагрузки на обвязку, что может привести к отрыву ростверка от свай. Лучше включить в расчет немного более высокие опоры, чем затем думать о ремонте основания дома.

    О том, как установить дом на винтовые сваи, написано в этой статье. Ростверк на винтовых сваях удобнее делать не бетонный, а металлический или даже деревянный.

    Особенно если материалом для дома выбрано дерево. Это не только снизит затраты, но и облегчит строение, что положительно скажется на его устойчивости.

    Бетонный ростверк на винтовых сваях стоит делать только в случае возведения дома из камня, когда необходима жесткость основания.

    После окончания работ желательно провести устройство отмостки и закрыть подпольное пространство забиркой или декоративным цоколем.

    Это нужно, чтобы там не селились животные, не заносило мусор и не прорастала под домом трава. Сделать своими руками простейшую забирку можно за один день.

    Смотрите нашу видео-подборку по созданию столбчатого основания:

    Ростверка, расчет условного фундамента

    7.1 Общие сведения

    Расчет свайных фундаментов и их оснований ведут по двум группам предельных состояний:

    по первой группе – по несущей способности грунта основания свай; 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 (35):

    где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

    Fd - несущая способность сваи, определяемая любым из известных методов;

    #947; k - коэффициент надежности, принимаемый равным:

    1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам ее испытания статической нагрузкой;

    1,25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей – зондом;

    1,4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта, или расчетом практического метода.

    Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а также если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчетной схеме сдвига грунта по цилиндрической поверхности скольжения.

    Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний при действии вертикальных нагрузок проводят из условия (36):

    где, S - деформация свайного фундамента (осадка или относительная разность осадок), определяемая расчетом;

    S u - предельно допустимая величина деформации свайного фундамента, устанавливаемая заданием на проектирование или определяемая по СНиП 2.02.01 - 83.

    Фундаменты из свай, работающих как сваи – стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется .

    Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю определяют по формуле (37):

    где Nd, Mx. My - расчетные усилия (вертикальная нагрузка, изгибающие моменты) в плоскости подошвы ростверка фундамента относительно главных центральных осей;

    n – количество свай в фундаменте;

    x i. y i - расстояния от главных осей до оси каждой сваи;

    x и y - расстояния от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка.

    7.2 Пример расчета и проверки конструкции ростверка

    Примем площадь ростверка из следующих соображений. Расчетная площадь 1,54 кв.м, принятая 2,25 кв.м. Расстояния между центрами соседних свай должны быть не менее 3d, чтобы не накладывалось напряжение в грунте на соседние сваи и не происходил их «выпор». Расстояние свеса ростверка (расстояние от центра крайней сваи до кромки ростверка) должно быть равно d. В принятой свае С9 - d = 0,3 м, а 3d = 0,9 м. При количестве свай 4 конструкция ростверка будет иметь следующий вид (рисунок 7.1).

    Необходимо найти величины:

    Объем принятого ростверка Vp :

    где VP – объем ростверка, м 3 ;

    Vк – объем опирающейся в ростверк части колонны (опоры), м 3 .

    где #947; с - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 0,85 для свай сечением менее 0,3 х 0,3 (м) и #947; с = 1 – для свай большего сечения;

    Vp – объем ростверка, м 3 ;

    #947;p – удельный вес ростверка (23 т/куб.м);

    Vrp – объем грунта, м 3 ;

    #947;rp – удельный вес грунта (у суглинка желто бурого. в котором расположен ростверк #947;rp = 14,52 т/куб.м).

    Рисунок 7.1 – Схема расположения свай в фундаменте

    V р = 1,5 х1,5 х1,7 = 3,83 м 3 ;

    N р = 0,85 * (3,83*23) = 74,78 кПа;

    Максимальное и минимальное давление на грунт от сваи или расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, определяют по формуле:

    где Mx. Mу – изгибающие моменты вдоль оси х и оси у, кН·м;

    у, х – расстояния от главных осей до оси (центра) сваи, для которой определяется расчетная нагрузка, м.

    Рисунок 7.2 – Ростверк фундамента

    Проверим условие Рmax Fd :

    Fd = 647,59 кПа Рmax = 575,92 кПа.

    7.3 Расчет условного фундамента

    Определим #966;ср – средний угол внутреннего трения (град.):

    где L - длина сваи, м;

    li – длина i-го участка, м.

    Далее находим по формуле (29) коэффициент (угол) рассеивания напряжений с глубиной: град. (42)

    Найдем размеры и площадь площадки давления (условного фундамента) по формулам:

    где rс – расстояние между сваями, м;

    lсв – длина сваи, м;

    #945; – коэффициент рассеивания с глубиной.

    by = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 #8776; 4,1 м.

    ly = 0,9 +2*9*tg 10,1 = 4,11 #8776; 4,1 м.

    Площадь условного фундамента:

    Aф.усл = 4,1 х 4,1 = 16,81 м 2 .

    Рисунок 7.3 – Схема распределения давления на грунт

    Найдем нагрузку от веса условного фундамента:

    Ny = 16,81*( 3,7*14,52+1,97 * 14,22 + 3,4*16,87+1,63*15,70) =

    =16,81*(53,72+28,01+57,36+25,59)= 16,81*164,68=2768,27 кН.

    Средний вес грунта условного фундамента:

    #947;ср = 2768,27/(16,81 х 9,0) = 18,30 кН/кв.м.

    Определяем расчетное сопротивление грунта:

    = 1,1 (38,27 + 599,18) = 701,20 кПа.

    Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента на грунт:

    РII = (1180 + 2768,27) / 16,81 = 234,88 кПа. РII RII - условие соблюдается.

    Практическое занятие № 8 - Технико-экономическое обоснование выбора варианта фундамента в ценах 1984 года

    8.1 Определение объемов фундаментов и работ при их устройстве

    8.1.1 Объемы по устройству внецентренно нагруженного

    Элементы работ согласно расчетам практического занятия №5:

    а) Разработка грунта под фундамент - 71,83 м 3 .

    б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 30,6 м 2.

    в) Устройство монолитного фундамента - 11,82 м 3 .

    8.1.2 Объемы по устройству свайного фундамента

    Элементы работ согласно расчетам практических занятий №6-7:

    а) Разработка грунта под фундамент - 22,03 м 3 .

    б) Укрепление стенок котлована (устройство опалубки) - 10,88 м 2 .

    в) Устройство монолитного ростверка - 4,664 м 3 .

    г) Погружение железобетонных свай – 4 шт.:

    0,81 х 4 = 3,24 куб.м.

    Полученные значения заносим в таблицу 8.1, и производим сравнение двух вариантов фундаментов по технико-экономическим показателям.

    Таблица 8.1 – Технико-экономические показатели

    Источники: http://megaobuchalka.ru/7/11905.html, http://proffu.ru/vidy/svajnyj/svajno-rostverkovyj-fundament.html, http://infopedia.su/12x2c17.html


    Комментариев пока нет!

    Ваше имя *
    Ваш Email *

    Сумма цифр внизу: код подтверждения