Несущая способность сваи по грунту калькулятор: правила определения, размещение свай и калькулятор

Содержание

правила определения, размещение свай и калькулятор

Сваи широко применяют в строительстве. Они позволяют устраивать фундамент на неустойчивых почвах, ограждать котлованы, возводить подпорные стенки и укреплять грунт.

Это экономичный, устойчивый вариант установки фундамента, применяемый практически в любых условиях.

В статье мы расскажем о видах свай, порядке и различных методах расчета фундамента.

Виды

Расчет свай начинается с выбора их типа.

По способу заглубления в грунт различают:

Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.

По виду материала:

Железобетон. Самый популярный материал для возведения крупных объектов. Металл, составляющий каркас обеспечивает стойкость к изгибающим нагрузкам, а бетон защищает металлоконструкцию от воздействия окружающей среды, обеспечивает стойкость к вертикальным нагрузкам и увеличивает силу трения с грунтом;
Дерево. Применяется в индивидуальном строительстве на сухих почвах. Дешевый и доступный материал, но требует дополнительной гидроизоляции;
Металл. Из этого материала выполняют винтовые сваи. После изготовления их покрывают специальным составом, защищающим их от коррозии.

Сваи отличаются по виду конструкции и форме. Это могут быть квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые сечения. Последний вид приобрел наибольшую популярность благодаря простоте изготовления и расчета нагрузки на такую конструкцию.

По характеру работы:

Сваи-стойки работают за счет установки их нижней части на прочную породу. Они передают нагрузку на устойчивое основание, миную другие, менее надежные слои;
Висячие сваи работают за счет силы трения между ними и сжатыми грунтами вокруг.

На выбор типа конструкции влияют условия работы, особенности грунтов, конструкция и вес здания. Для правильного расчета необходимо обратиться к специалистам, способным провести все необходимые измерения и изыскания.

Проектирование свайного фундамента

При проектировании свайного фундамента необходимо участь ряд факторов, влияющих на его устойчивость:

Глубина залегания толщина и надежность пород;
Масса здания;
Условия строительства и эксплуатации;
Конструктивные особенности здания.

При проектировании инженеры опираются на данные геологических изысканий и на их основе определяют возможность строительства, рассчитывают количество свай, выбирают их вид, форму и материал.

Второй важный фактор — это нагрузка от здания.

Она складывается из нескольких видов нагрузки:

Постоянная. Включает в себя вес самого здания;
Долгосрочная временная — это вес станков, оборудования и других тяжелых конструкций;
Краткосрочная временная складывается из веса мебели и людей в здании;
Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются отдельно для каждого здания на основании климатических данных региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Карта снеговых районов России

Вид сваи зависит от технико-экономических показателей строительства. Подбирается самый дешевый вариант, удовлетворяющий все требования и обеспечивающий надежность конструкции.

На этапе проектирования инженеры предусматривают запас прочности, обеспечивающий длительный срок эксплуатации фундамента даже при больших нагрузках.

Расчет ростверка

Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.

Ростверк — это балка, соединяющая верхние части свай и равномерно распределяющая между ними нагрузку.

Крепление ростверка к разным видам свай

Количество свай в ростверке находят по формуле:

где:

dp — заглубление ростверка;
N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
Yk — коэффициент надежности;
F — максимальная нагрузка на одну сваю;
A — площадь ростверка;
Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.

Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.

Сваи распределяют согласно правилам:

В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.

При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Алгоритм расчета свайного фундамента

Процесс расчета начинается с определения общего веса здания.

Он состоит из суммы массы всех конструкций:

Кровля;
Стены;
Перекрытия;
Железобетонный каркас.

При расчете толщина каждого слоя конструкции умножается на ее высоту и на плотность. В результате рассчитывается нагрузка на 1 м2 конструкции.

Кратковременные равномерно распределенные нагрузки (вес людей и мебели) берутся с расчетом 150 кг/м2. Сумма нагрузок вычисляется путем умножения значения на общую площадь здания. После этого определяется нагрузка от веса снега. Она будет зависеть от климатического района и форму крыши.

Чем больше угол наклона крыши, тем меньше будет снеговая нагрузка.

После этого определяется несущая способность каждой сваи и их количество в ростверках. Полученные значения дополнительно проверяют и только после этого приступают к дальнейшему проектированию и строительству здания.

Расчет несущей способности по грунту

Несущая способность — это значение, необходимое для выполнения правильных расчетов. Выполнить расчет можно с помощью нескольких методов.

Предварительный теоретический расчет по формуле Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li), где:

А — площадь опирания на грунт нижней части единицы конструкции;
Yc, Ycr, Ycri — коэффициенты, учитывающие условия работы фундамента, основания, сил трения;
U — периметр разреза сваи;
fi — сила трения на боковых стенках;
R — величина несущей способности грунта в месте опирания;
li — длина боковых частей.

Метод статических нагрузок — это комплекс полевых работ, связанных с практическим нахождением несущей способности.

Это наиболее точный метод:

На площадке устанавливают пробную сваю;
Дают конструкции набраться прочности в течение положенного срока;
Установленный на сваю ступенчатый домкрат передает на нее нагрузку;
Специальный прибор замеряет усадку сваи;
На основе полученных данных проводятся расчеты.

Метод динамической нагрузки -на уже установленный свайный фундамент передают ударную нагрузку и после каждого удара определяют усадку и проводят необходимые расчеты.

Метод зондирования — пробную сваю оснащают датчиками, погружают на расчетную глубину и определяют сопротивление грунтов.

После выполнения теоретического расчета необходимо дополнительно выполнить одно или несколько полевых испытаний и дополнительных расчетов на их основании. Это поможет проверить правильность расчетов и изысканий на практике.

Для упрощения расчетов инженерами был создан калькулятор несущей способности грунта с использованием макросов в Excel.

Он способен:

Построить график изменения несущей способности;
Разбить толщу пород на слои, основываясь на введенных данных;
Найти коэффициент работы всей поверхности сваи;
Учесть коэффициенты, уменьшающие несущую способность.

Расчет сваи-стойки, опирающейся на несжимаемое основание

Данные для расчета берут в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

В таблице указаны значения расчетных сопротивлений свай:

Табличные значения сопротивлений для разных типов грунта

Формула для расчета сваи-стойки:

Fd=gcRA, где:

gc — коэффициент, учитывающий работу грунта;
R — взятое из таблицы сопротивление грунта;
А — площадь разреза сваи.

Результат расчета используется для дальнейшего нахождения количества свай в ростверке.

Заключение

Расчет несущей способности сваи по грунту — это непростой процесс, требующий опыта и внимания со стороны инженеров. Расчет выполняется в несколько этапов, теоретически полученные значения проверяют в ходе полевых испытаний, полностью исключая возможность ошибки.

Расчет свайного фундамента могут выполнять только профессионалы с инженерным образованием и разрешением на подобную деятельность.

Несущая способность сваи по грунту в Excel V1.05 (все автоматизировано)

Volodya

, 16 декабря 2012 в 16:16

Интересная программа! Вопрос есть: не могу переключить с забивных на буровые сваи.

CEP}I{

, 16 декабря 2012 в 20:38

чем от ЭСПРИ Лира-Софт отличается? картинки и принцип вроде смотрю оттуда вытащены! )

sangut

, 16 декабря 2012 в 21:59

CEP}I{_ЭСПРИ не позволяет сохранять исходные данные для расчета, не строит графики увеличения несущей способности сваи по глубине,требует для каждого слоя грунта задавать значение коэффициента условий работы сваи по боковой поверхности, сравнивать значение допускаемой нагрузки и продольного усилия в свае . В данной программе эти недостатки исключены.

Volodya_Нажали ли Вы кнопку «Включить содержимое» строки «Предупреждение системы безопасности?

valery2005

, 16 декабря 2012 в 22:45

То же самое — как переключать радиокнопки? С забивных свай на буронабивные, как отметить способы устройства свай?

valery2005

, 16 декабря 2012 в 22:47

Сорри, разобрался уже!

aeffim

, 17 декабря 2012 в 05:46

Как всё таки переключить их?!

nemo186

, 17 декабря 2012 в 09:37

Если и по совместному действию силы и момента прогу напишите будет вообще великолепно!

CRISTOFF

, 17 декабря 2012 в 12:19

Спасибо. Расчёт не выполняется… появляется окно VBA и, если я правильно понял, ругается на ячейку N52 (Can’t find project or library).

CRISTOFF

, 17 декабря 2012 в 12:23

На другом компе считает. Только не пойму, для чего кнопка расчёт?

Dant

, 17 декабря 2012 в 16:30

#10

Не считает. То же, что и в CRISTOFF. Ошибка в коде к CommadButtom1,

строка: Range(«N52») = Time

Что такое Time — нет описания.

онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Содержание статьи

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

Измеряемые.
Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

Состав слоев.
Уровень залегания грунтовых вод.
Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

Величина нагрузки на основание.
Несущая способность опоры.
Схема расположения стволов.
Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!

Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

Стены дома.
Перекрытия.
Стропильная система и кровля.
Наружная обшивка, утеплитель.
Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
Вес людей и животных.
Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Необходимо помнить, что все расчеты производятся по формулам, не учитывающим реальной обстановки на участке.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

Свайное поле.
Свайный куст.
Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!

В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Если для строительства дома выбирается свайно-винтовой фундамент, то необходимо определиться и с типоразмером опор, и с их количеством, которое будет способно обеспечивать стабильность планируемой постройки. Так как многие владельцы загородных участков принимают решение о проведении самостоятельного строительства на таком фундаменте, есть смысл помочь им в проведении хотя бы предварительных расчетов.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Наверное, понятно, что общее количество опор зависеть от суммарной нагрузки, которой здание оказывает на фундамент. Ее необходимо равномерно распределить по сваям, так, чтобы не превысить допустимую нагрузку на каждую из них, чтобы здание не начало «тонуть» в грунте. И вот для этого требуется узнать возможности такой точки опоры. А поможет нам в этом калькулятор расчета несущей способности винтовых свай.

Ниже будут приведены некоторые пояснения по порядку проведения вычислений.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Перейти к расчётам

На чем основывается и как проводится расчет

Чаще всего в частном строительстве используются недорогие, но достаточно надежные сваи со сварными лопастями, модельного ряда СВС (свая винтовая сварная). Этот модельный ряд включает несколько типоразмеров, которые применятся в зависимости от вида планируемой постройки – от лёгких заборов до полноценных загородных домов.

Для возведения жилых и хозяйственных построек обычно применяются сваи от СВС-89 и крупнее (число показывает диаметр трубы). Соответственно, с повышением диаметра трубы увеличивается и размер лопастей винтовой части, то есть, про сути – площадь опоры сваи на грунт. Эти размерные параметры свай уже внесены в программу расчета.

Каждый тип грунта обладает собственным сопротивлением нагрузке, или, иначе говоря, несущей способностью, выражаемой в килограммах на квадратный сантиметр. Таким образом, определив тип грунта на планируемой глубине залегания лопастей сваи, и зная их площадь, несложно вычислить и несущую способность опоры.

Сопротивления грунтов на глубине залегания от 1.5 и ниже – уже внесены в программу расчета.

Цены на винтовые сваи

~~винтовые сваи~~

Безусловно, должен быть предусмотрен и эксплуатационный резерв несущей способности опоры. Для этого вводится поправочный коэффициент. И вот здесь есть нюансы:

Самый точный способ определения характеристик грунтов – это проведение геологического исследования участка. Поправочный коэффициент в этом случае – минимальный, всего 1,2, так как вероятность ошибки практически исключается. Но к этому способу прибегают нечасто, просто по причине высокой стоимости подобных работ.
Второй способ – это установка так называемой эталонной сваи. Опора ввинчивается в грунт на участке строительства, и после того, как она заглубится ниже уровня промерзания, с помощью специальных приборов оценивается крутящий момент, прикладываемый к свае. Это дает достаточно точную картину несущей способности грунта, но поправочный коэффициент уже выше – 1,25.
Наконец, многие владельцы участка полагаются на собственные силы, и оценивают грунт, выкапывая шурфы или пробуривая вручную скважины на требуемую глубину. Безусловно, степень точности такого анализа – далека от идеала, поэтому в расчет закладывается максимальный коэффициент надежности, доходящий до 1,7.

Итоговый результат несущей способности сваи будет получен в килограммах и тоннах. Определив этот параметр и располагая значение общей нагрузки от здания на фундамент, несложно определиться и с количеством свай.

Планирование свайного фундамента – как провести самостоятельно?
Чтобы не столкнуться в процессе эксплуатации здания с проблемами проседания или перекоса свайного фундамента, необходимо учитывать немало нюансов. Подробнее об этих важных вопросах – в специальной публикации портала, посвященной расчету количества свай.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Как произвести расчет свайного фундамента при помощи онлайн-калькулятора + вычисление количества свай и несущей способности

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

Состав слоев.
Уровень залегания грунтовых вод.
Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

Величина нагрузки на основание.
Несущая способность опоры.
Схема расположения стволов.
Параметры свай и ростверка.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

Стены дома.
Перекрытия.
Стропильная система и кровля.
Наружная обшивка, утеплитель.
Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
Вес людей и животных.
Снеговая и ветровая нагрузка.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Пример вычисления необходимого количества опор

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

Свайное поле.
Свайный куст.
Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Полезное видео

Заключение

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Ниже будут приведены некоторые пояснения по порядку проведения вычислений.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

На чем основывается и как проводится расчет

Сопротивления грунтов на глубине залегания от 1.5 и ниже – уже внесены в программу расчета.

Цены на винтовые сваи

Самый точный способ определения характеристик грунтов – это проведение геологического исследования участка. Поправочный коэффициент в этом случае – минимальный, всего 1,2, так как вероятность ошибки практически исключается. Но к этому способу прибегают нечасто, просто по причине высокой стоимости подобных работ.
Второй способ – это установка так называемой эталонной сваи. Опора ввинчивается в грунт на участке строительства, и после того, как она заглубится ниже уровня промерзания, с помощью специальных приборов оценивается крутящий момент, прикладываемый к свае. Это дает достаточно точную картину несущей способности грунта, но поправочный коэффициент уже выше – 1,25.
Наконец, многие владельцы участка полагаются на собственные силы, и оценивают грунт, выкапывая шурфы или пробуривая вручную скважины на требуемую глубину. Безусловно, степень точности такого анализа – далека от идеала, поэтому в расчет закладывается максимальный коэффициент надежности, доходящий до 1,7.

Планирование свайного фундамента – как провести самостоятельно?

Чтобы не столкнуться в процессе эксплуатации здания с проблемами проседания или перекоса свайного фундамента, необходимо учитывать немало нюансов. Подробнее об этих важных вопросах – в специальной публикации портала, посвященной расчету количества свай .

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай – надежность конструкции

Время чтения: 2 минуты Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

Одним из лучших вариантов высокой несущей способности — это фундамент выполненный из винтовых свай. Строительство производится на основе стальных спиралей определенной длины. Выбирая в качестве несущего основания именно этот фундамент, нужно определиться с типоразмером опор и их количеством. Возведенные опоры должны выдерживать значительный вес будущей постройки, поэтому и требования к ним особенные. Но для того, чтобы дом был надежным на свайно-винтовом фундаменте, нужно провести с точностью расчет нагрузок. Для этих целей и создан представленный ниже калькулятор.

За основу расчета берут показатель общей нагрузки на несущее основание

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Алгоритм вычислений

Для ведения работ заказывают сваи хорошего качества, но со скромной ценовой политикой. Среди всех известных видов свай выделяют несколько основных типоразмеров, в зависимости от будущей постройки (от простого забора до надежной 3-этажной конструкции).

Основные параметры для определения несущей способности свай

Для возведения несущего основания жилого дома или дачи подходят сваи с крупным диаметром. Соответственно размеры лопастей винтовой части будет несколько выше.

Для расчета следует указать следующие исходные данные:

Типоразмер сваи. Алгоритм рассчитывает площадь опоры сваи на грунт.
Учитывается тип грунта. Разные грунты обладают собственным сопротивлением нагрузке. Данные по этим сопротивлениям уже внесены в алгоритм расчета.
Метод определения качества грунтов. В алгоритм заведен некоторый эксплуатационный резерв в виде поправочного коэффициента.

В последнем пункте следует учесть несколько нюансов:

Для точности расчетов следует провести геологическое исследование участка, где планируются строительные работы. В этом случае поправочный коэффициент самый минимальный — 1,2.
Есть еще один метод — это установка эталонной сваи. Но в этом случае поправочный коэффициент составит уже 1,25. Опору ввинчивают в глубину ниже промерзания. С помощью специального оборудования оценивают крутящийся момент, прикладываемый к свае.
В большинстве случаев владельцы земельных участков не прибегают к различным исследованиям и экспериментам, которые дали бы возможность объективно оценить качество грунта, и полагаются на свои силы, оценивая грунт с помощью выкапывания шурфов или бурения скважины определенной глубины самостоятельно. Точность такого анализа – очень сомнительна, и, разумеется, коэффициент надежности составит уже 1,7.

Результат калькулятор выдаст в килограммах и тоннах. Когда получен самый главный параметр, несложно подсчитать необходимое количество свай.

Статья по теме:

Свайный фундамент: расчёт количества свай. Для обустройства свайной конструкции необходимо точно рассчитать количество и размеры столбов, глубину их залегания и места расположения. Произвести эти расчёты можно самостоятельно, воспользовавшись сведениями из специальной публикации.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Расчеты несущей способности винтовых свай 89мм, 108мм, 133мм: таблицы нагрузок

Нагрузки на винтовые сваи

При разработке проекта фундамента на основе свайных конструкций нужно учитывать все факторы, которые влияют его на прочность и устойчивость. Главным параметром винтовой сваи является ее несущая способность. Количество и длина опорных столбов для каждого объекта подбирается с учетом этого показателя. Несущей способностью называют вес, который опорный стержень выдерживает при пучении почвы под его острием. На основании расчетов определяют шаг установки свай и их диаметр.

Правильно выполненные расчеты позволяют избежать проблем с фундаментом в будущем. Из-за проектных ошибок или неправильного подбора опор существует риск просадки или деформации основания, которое может привести к разрушению всей конструкции. Чтобы сделать основные расчеты самостоятельно можно использовать данные из таблицы нагрузок на винтовые сваи.

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.

Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.

Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:

диаметры ствола и лопастей;
длина свайной конструкции;
характеристики грунта.

Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:

H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
F — «чистая» нагрузка;
уk — поправочный коэффициент.

Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:

Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки. Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.
Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.

Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.

Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.

Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.

Диаметр столба, мм

Диаметр лопасти, мм

Толщина стали (ствол), мм

Толщина стали (лопасть), мм

При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности. Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:

глинистые почвы и суглинки — 135 см;
песчаные — от 164 до 176 см;
каменистые — 200 м.

Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.

Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.

Rо на глубине 150 см и более, кг/см2

Галька с включениями глины

Гравелистый с включениями глины

Песчаные почвы (крупная фракция)

Песчаные почвы (средняя фракция)

Песчаный (мелкая фракция)

Глинистые почвы и супеси

Вязкие глинистые почвы

Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением)

Насыпной грунт (без уплотнения)

Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание. Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.

Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.

Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).

Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см

песчаные (крупная и средняя фракция)

песчаные (мелкая фракция)

Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж. Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.

Пример расчета допустимой нагрузки на сваю

Для проведения расчетов нагрузок на винтовую сваю 108 мм для коттеджа из бруса размером в плане 6 x 8 м потребуются следующие данные:

Тип почвы на участке — песчаная.
Вес сооружения: масса всех конструктивных элементов, включая стены, кровлю, перегородки, перекрытия, фундамент. Общая масса сооружения 78,6 тонн.
Периметр наружных стен — 48 м.

По таблице определяется прочность почвы, для песчаного грунта она равна 5 кг/см2. За поправочный коэффициент берется значение 1,75. Рассчитывается площадь винтовой лопасти, для лопасти диаметром 300 мм она равна 961,6 см2.

Данные подставляются в формулу F = S x Rо = 961,6 x 5 = 4808 кг.

Далее вычисляется неоптимизированная несущая способность: H = F / уk = 4808 / 1,75 = 2747,43 кг ≈ 2,75 т.

Минимальное количество свай, которые способны выдерживать вес сооружения: 78,6 т / 2,75 т = 28,58. Значение округляется в большую сторону, получается 29 штук. Для завершения расчетов определяют шаг установки свай. Длина наружных стен делится на количество свайных опор: 28 м / 29 шт = 0,97 м. Для дома весом 78,6 тонн устойчивым будет основание из 28 опор, установленными по периметру с интервалом 1 метр.

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

Расчёт свайного фундамента — это очень важный этап создания проекта будущего дома. Если допустить хотя бы малейшую ошибку срок эксплуатации строения уменьшится на двадцать лет в лучшем случае. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти ещё при строительстве.

Если на территории застройки присутствуют неустойчивые грунты, на которых присутствует повышенная влажность, или же какие-либо сложные рельефы, то в таком случае единственно оптимальным выходом будет грамотный расчет свайного фундамента. Основным преимуществом данной конструкции является предельно высокая надежность закрепления даже в относительно слабых грунтах благодаря тому, что опоры погружаются на достаточно большую глубину. Такие конструкции отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, а для их реализации требуется не такое большое количество бетона, но при этом вы должны понимать, что процесс их расчета и возведения является достаточно трудоемким.

Причин для проведения расчёта свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция обладает большой устойчивостью. Во-вторых, вбивание свай обходится значительно дешевле, нежели, возведение ленточной или плиточной конструкции. В-третьих, при малой несущей способности грунта — свайный фундамент единственно возможный вариант.

Если участок обладает малой несущей способностью, то сделав правильный расчёт, свайного фундамента вам не придётся рыть глубоких траншей, чтобы сделать надёжное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формулы расчёта при использовании таких материалов значительно усложняются.

Виды фундаментов с ростверком

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, с помощью которой объединяются в одно целое оголовки свай, и именно ростверк представляет собой опору для будущего здания. Объединение ростверка и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или же путем стандартной заливки бетоном.

По способу монтажа ростверки могут подразделяться на несколько категорий:

Ленточные – объединяются только соседние сваи;
Плиточные – связывается каждый отдельный оголовок.

По типу материалов:

Из бетона с арматурой. Под несущие стены осуществляется монтаж свай, а на глубину и ширину ростверка прорываются траншеи небольшой глубины;
Подвесной бетонный. Является аналогичным предыдущему варианту, однако особенностью такого фундамента является то, что бетонная лента не соприкасается с грунтом, а устройство компенсационного зазора при этом предоставляет возможность предотвратить разрыв опор при возникновении значительного колебания грунта;
Железобетонные. Изготовление такого фундамента предусматривает использование двутавра или же широкого металлического швеллера, при этом под несущие стены монтируется швеллер 30, в то время как остальные опоры связываются при помощи швеллера 15-20;
Из дерева. Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
Комбинированный. Здесь используются не только металлические несущие элементы, но и бетон.

Что собой представляют винтовые сваи

Чтобы провести правильный расчёт свайного фундамента необходимо как можно больше узнать об основном материале. Это позволит максимально точно составить проект, основываясь на характеристиках свайных конструктов, а также их свойствах.

Все сваи сверху объединяются ростверком. Его можно сделать как из деревянных, так и из металлических балок. Также можно взять сплошную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкты для расчёта фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении непосредственно на месте строительства их основание лучше всего делать плоским.

Чтобы сделать правильный расчёт свайного фундамента знать только площадь конструкции недостаточно. Необходимо учитывать силу трения, что возникает между боковой поверхностью стержня и землёй.

Раньше винтовые сваи часто применяли военные инженеры при постройке фортификационных сооружений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать повышенные нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкты до сих пор незаменимы при создании мостов и переправ.

Основная часть сваи — это ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. Конец в форме острого конуса. На него приваривается лопасть. Это позволяет максимально быстро и эффективно вворачивать свайные конструкты в грунт.

Некоторые сваи идут без оголовка. В таком случае в конце ствола есть отверстие. В него заводится рычаг, который позволяет вращать сваю с нужной скоростью. Эта особенность даёт возможность при необходимости удлинить ствол. Данная опция крайне необходима, когда работы проводятся на нестабильных грунтах.

К преимуществам свайных конструктов можно причислить:

Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
Когда сваи вворачиваются, не образуется ударная нагрузка. Благодаря этой особенности свайные фундаменты можно строить даже в местах плотной застройки, не опасаясь за сохранность ближайших домов.
Как только будут установлены винтовые элементы, сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
Возможность перепланировки. Ни один другой вид фундамента не даёт столько простора для изменений конструкции, как свайный. При необходимости стальной болт можно выкрутить и ввинтить в другое место.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента можно провести максимально точные расчёты, усчитав все особенности конструкции.

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Расчет свайно-винтового фундамента с ростверком включает в себя большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубина заложения свай, которая зависит от вида и сложности грунта. В первую очередь, нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в вашем регионе проживания, после чего отмерить ниже 20-25 см – это и будет глубина заложения свай.

После того как будут проведены изыскательские работы, нужно будет определить уровень расположения грунтовых вод, а также возможность его колебания в разные сезоны и качественную характеристику грунта на участке. Лучше всего, если проектированием свайного фундамента, а также его обустройством будет заниматься квалифицированный специалист.

Осуществляя расчет количества винтовых свай для фундамента в каждом отдельном случае, следует брать в расчет следующие характеристики:

Насколько прочный используется материал и ростверк;
Какая присутствует несущая способность у грунта, учитывая также уплотнение в процессе установки опоры;
Если присутствуют значительные перепады рельефа, то в таком случае определяется и учитывается также несущая способность основания опоры;
Насколько будут усаживаться сваи под воздействием вертикальной нагрузки;
Какой вес имеет строение с внутренним содержанием;
Какие присутствуют сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Помимо этого, в обязательном порядке нужно учитывать осадку свайного фундамента. Свайный фундамент должен делаться в соответствии с рабочим планом, поэтому лучше всего, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет, а также последующее проектирование свайного фундамента осуществляется только после того, как будут закончены все изыскательские работы на территории, которые проводит квалифицированный специалист.

Данные для вычислительных формул в данном случае будут выбираться в зависимости от качества почвы и ее типа. Стоит отметить, что расчет свайного фундамента по усадке и деформации обуславливает необходимость в максимально возможной точности выходных показателей.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Важно! Необходимо делать расчёт таким образом, чтобы свайные конструкты углублялись в несущий слой не менее чем на половину метра.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи, проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
Вворачиваются оставшиеся сваи.
Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Примеры расчётов

Расчёт прочности одного элемента позволяет определить, сколько, в общем, понадобится свай для фундамента. В качестве константы возьмём расстояние между столбами в два метра. Мало того, согласно современным архитектурным веяниям опоры должны иметь общий ростверк.

Пример один

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Расчётная масса здания сто тонн. В формуле расчёта свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмём чаще всего встречающийся показатель в четыре килограмма на сантиметр квадратный.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Показатель силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте обозначается как Fсв. Расчёт параметра проходит по следующей формуле:

(πd2/4)*R

Уточним значения всех переменных:

π — неизменная величина, бесконечное число, которое для простоты математических исчислений принято обозначать как 3,14.
d — диаметр металлического болта (30 см).
R — радиус

Сведём всё в одну формулу:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Именно такой вес, в данном грунте сможет выдержать одна свая фундамента. Исходя из этих данных — продолжим расчёт.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для простоты исчислений. Перед тем как провести дальнейший расчёт свайного фундамента необходимо привести показатели к одной метрической системе. Переведём тонны в килограммы и получим значение N (количество опор).

N= 100000/2826=35,4.

Конечно же, тридцать пять с половиной опор никто монтировать не будет. Поэтому округляем в большую сторону. Выходит, для того чтобы построить дом массой в сто тонн на грунтах с несущей способностью в 4 кг/м² нужно не менее 36 опор.

Пример два

Чтобы понять алгоритм расчёта свайного фундамента закрепим материал и немного изменим базовые показатели. Расширим основание до 50 сантиметров. Это позволит увеличить практичность всей конструкции. Остальные показатели оставим без изменений.

Fсв=1962,5·4=7850 кг

Проведём расчёт свайного фундамента и получим 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно сэкономить на количестве свай, добившись хороших показателей устойчивости конструкции.

Пример три

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите далее, может использоваться как для легких дачных домов, таки для массивных коттеджей, просто в первом случае используются стандартные винтовые сваи, в то время как при постройке коттеджей нужно будет использовать массивные буронабивные сваи, которые могут выдерживать достаточно серьезные нагрузки.

Для упрощения в примере расчет свайного фундамента осуществляется по винтовым опорам. Стоит отметить, что для таких свай небольшого размера в процессе проведения расчетов не берется в учет бокового трения, которое определяется при возведении тяжелых зданий, которые оказывают на сваи значительное воздействие.

В данном случае будет рассматриваться детальный расчет общего количества свай, а также шага их установки для одноэтажного дома, размер которого составляет 7х7 м:

Изначально определяется общая масса расходных материалов. Предположим, что общий вес крыши, бруса и облицовки будет составлять 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
Размер полезной нагрузки составляет 7х7х150=7350;
Величина снеговой нагрузки составляет 7х7х180=8820;
Таким образом, приблизительная масса нагрузки на фундамент будет составлять 27526+7350+8820=43696 кг;
Теперь полученный вес нужно будет умножить на коэффициент надежности 43696х1.1=48065.6 кг;
Допустим, предусматривается установка винтовых опор, размер которых составляет 86х250х2500. Для того чтобы рассчитать их количество, нужно будет полученную сумму общей нагрузки распределить на ту нагрузку, которая прилагается на каждую сваю. 48065.6/2000=24.03, округляем полученное количество до 24, и получаем точное число нужного нам количества свай;
Для того чтобы установить 24 опоры, нужно будет использовать шаг установки 1.2 метра. Для формирования половых лаг нужно будет использовать еще две дополнительные сваи, которые уже будут располагаться непосредственно внутри дома.

Таким образом, по вышеприведенной технологи вы сможете рассчитать нужное вам количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы сможете посмотреть, как осуществляется расчет свайного фундамента специалистами:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

Калькулятор расчета несущей способности буронабивных свай — MOREREMONTA

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.

С вайный 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.

О сновными 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.

С уществует 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. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

Состав слоев.
Уровень залегания грунтовых вод.
Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

Величина нагрузки на основание.
Несущая способность опоры.
Схема расположения стволов.
Параметры свай и ростверка.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

Стены дома.
Перекрытия.
Стропильная система и кровля.
Наружная обшивка, утеплитель.
Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
Вес людей и животных.
Снеговая и ветровая нагрузка.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Пример вычисления необходимого количества опор

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

Свайное поле.
Свайный куст.
Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Полезное видео

Заключение

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Калькулятор Столбы-Онлайн v.1.0

Калькулятор по расчету столбчатого фундамента из буронабивных столбов (свай). Расчет количества столбов, ростверка, расчет бетона и арматуры, состава бетона и кол-ва замесов в бетономешалке. За основу взяты: СП 22.13330.2011, СП 52-101-2003, книга В.П. Сизова: Руководство для подбора составов тяжелого бетона.

Пример расчета

Вес дома: 150 тонн

Вес дома необходимо указать без учета массы фундамента с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия и с коэф. запаса. Для примера взят одноэтажный каркасный дом.

Грунт: Суглинок. Коэффициент пористости [e]: 0.5. Показатель текучести грунта [IL]: 1

Тип столбов: с уширением пяты (ТИСЭ)

Высота ствола столба [h2]: 2.5м

Диаметр ствола столба [d1]: 0.25м

Высота уширения столба [h3]: 0.3м

Диаметр уширения столба [d2]: 0.6м

Глубина погружения столба в грунт: 1.5м

Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)

Размеры дома: 10х12м

Высота ростверка: 0.4м

Ширина ростверка: 0.4м

Условия расчета

Для расчета количества столбов нам необходимо знать расчетное сопротивление грунта, нагрузки на фундамент (вес дома со снеговой и эксплуат. нагрузкой) и массу фундамента.

В связи с тем, что масса фундамента нам не известна расчет будем производить в два приема. Изначально находим кол-во столбов без учета массы фундамента (столб + ростверк либо только столбы), а затем, когда масса фундамента становится известной, находим кол-во столбов с учетом его массы.

Расчет столбчатого фундамента будем производить по второй группе предельных состояний (по деформациям основания). За основу взят СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений.

Отступление: Стоит заметить, что многие застройщики называют данный тип свайно-ростверковым фундаментом. Если идти по строгой терминологии то это не верно и для расчета свайного фундамента используется СП 24.13330.2011. По нему будет составлен отдельный калькулятор.

Расчет сопротивление грунта основания

Если характеристики грунтов известны, то для расчета можно воспользоваться формулой из пункта 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Определяем ширину подошвы фундамента. В нашем случае это столб, который имеет геометрию подошвы в виде круга. Поэтому в первую очередь находим площадь подошвы столба, которая будет опираться на грунт. Затем вычисляем ширину фундамента.

Площадь подошвы столба = Пи * Диаметр подошвы столба * Диаметр подошвы столба / 4 = 3.14 * 0.6 * 0.6 / 4 = 0.2826 м2 = 2826 см2

Ширина фундамента = квадратный корень (Площадь подошвы столба) = квадратный корень (2826см2) = 0.53 м

При неизвестной ширине фундамента можно найти расчетное сопротивление грунта по формулам через приложения В СП 22.13330.2011. Ширина фундамента в нашем случае задана конструктивно, но за основу можно взять данный расчет за счет минимальных требований к прочностным характеристикам грунта.

Формула при глубине заложения фундамента [d] 19.05.2016 05:51:49 Максим Гвоздев

Вместимость сваи — обзор

Время влияет на изменения осевой нагрузки в глинистом грунте

Вместимость сваи, рассчитанная по предыдущему уравнению, не учитывает влияние старения с течением времени на емкость сваи, учитывая, что на старой платформе который был построен 40 лет назад и более, если пересмотреть расчет, вы можете обнаружить, что он отличается от коэффициента безопасности API в дополнение к условиям окружающей среды. Эффект времени, несомненно, влияет на емкость сваи, как при нормальных явлениях со временем, когда сваи работают с окруженный грунт как единое целое, поэтому в расчетах не учитывается дополнительная адгезия.Поэтому недавно было проведено исследование, чтобы определить поведение осевой способности глинистой почвы во времени.

Кларк (1993) и Богард и Мэтлок (1990) провели полевые исследования, в которых было показано, что время, необходимое забивным сваям для достижения предельной прочности в связном грунте, может быть относительно большим — до 2–3 лет.

Стоит отметить, что в течение короткого периода времени после установки происходит значительное увеличение прочности, и это происходит из-за того, что показатель прочности быстро увеличивается после непосредственного движения, и этот показатель уменьшается в процессе рассеивания.

Во время забивки сваи в обычных или легких переуплотненных глинах происходит значительное нарушение грунта вокруг сваи, изменяется напряженное состояние, что также создает большое превышение порового давления. После установки сваи это избыточное поровое давление начинает рассеиваться, что означает, что окружающий грунт вокруг свай начинает консолидироваться, и, исходя из этого, емкость сваи в глинистой почве со временем увеличивается. Этот процесс называется « настройка ». Скорость рассеяния избыточного порового давления зависит от коэффициента радиальной консолидации, диаметра сваи и слоистости грунта.

В наиболее распространенном случае, когда забивные трубные сваи, поддерживающие конструкцию, имеют расчетные нагрузки, прикладываемые к сваям вскоре после установки, при проектировании свай следует учитывать характеристики времени уплотнения. В традиционных стационарных морских сооружениях время между установкой сваи и полной загрузкой платформы составляет от 1 до 3 месяцев, но в некоторых случаях ввод в эксплуатацию и запуск происходят раньше, и в этом случае эта информация должна быть передана. для инженерного бюро, поскольку ожидаемое увеличение пропускной способности со временем является важными проектными переменными, которые могут повлиять на безопасность системы фундамента на ранних этапах процесса консолидации.

Поведение сваи при значительных осевых нагрузках в высокопластичных, обычно консолидированных глинах было изучено с помощью большого количества испытаний свайных моделей и некоторых натурных испытаний на нагрузку.

В результате этого исследования рассеяния порового давления с данными нагрузочных испытаний в разное время после забивки сваи были получены эмпирические корреляции между степенью консолидации, условиями закупоривания и сдвиговой способностью ствола сваи. Это исследование показало, что результаты испытаний стальных свай с закрытым концом в сильно переуплотненной глине указывают на отсутствие значительного изменения несущей способности с течением времени.Это противоречит испытаниям стальных свай с закрытым концом диаметром 0,273 м (10,75 дюйма) в переуплотненной глине, где была обнаружена значительная и быстрая установка за 4 дня, поэтому емкость сваи в конце установки так и не восстановилась полностью.

Поэтому очень важно подчеркнуть, что осевая способность сваи с течением времени находится в стадии исследований и разработок, и нет твердой формулы или уравнения, которым следовало бы следовать, но следует сосредоточить внимание на исследованиях, проводимых на конкретном участке. местоположение, а также зависит от предыдущей истории местоположения.

Грузоподъемность свай | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа

Как рассчитать предельную несущую способность одиночной сваи

Грузоподъемность

Оценка предельной несущей способности одиночной сваи — один из наиболее важных аспектов проектирования свай, который иногда может быть сложным. В этой статье будут рассмотрены основные уравнения для расчета одинарной сваи, а также приведен пример.

Чтобы легко понять механизм передачи нагрузки одиночной сваи, представьте бетонную сваю длиной L и диаметром D, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1: Механизм передачи нагрузки для свай

Нагрузка Q, приложенная к свае, должна передаваться непосредственно на грунт у основания сваи. Часть этой нагрузки будет восприниматься сторонами сваи за счет так называемого «поверхностного трения», развиваемого вдоль вала (Q _s), а остальная часть будет выдержана грунтом, на который опирается свая (Q _p). Следовательно, предельная несущая способность (Qu) сваи определяется уравнением (1).Существует несколько методов оценки значений Q _p и Q _s.

\ ({Q} _ {u} = {Q} _ {p} + {Q} _ {s} \) (1)

Q _u = Максимальная грузоподъемность

Q _p = Допустимая нагрузка на концевую опору

Q _с = Сопротивление поверхностному трению

Хотите попробовать программное обеспечение SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчеты несущей способности без загрузки или установки!

Калькулятор проектирования фундамента

Допустимая нагрузка на конец, Q

Конечная несущая способность — это теоретически максимальная нагрузка на единицу площади, которая может без сбоев выдерживать опору грунтом.Следующее уравнение Карла фон Терзаги, отца механики грунтов, является одной из первых и наиболее часто используемых теорий при оценке предельной несущей способности фундаментов. Уравнение Терзаги для предельной несущей способности может быть выражено как:

\ ({q} _ {u} = (c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q}) + (\ frac {1} {2} × γ × B × { N} _ {γ}) \) (2)

q _u = Максимально допустимая нагрузка на конец

c = сцепление почвы

q = Эффективное давление на грунт

γ = Удельный вес грунта

B = глубина или диаметр поперечного сечения

N _c, N _q, N _γ = Коэффициенты опоры

Так как q _u выражается в единицах нагрузки на единицу площади или давления, умножение его на площадь поперечного сечения сваи даст в результате несущую способность сваи на конце (Q _p).Результирующим значением последнего члена уравнения 2 можно пренебречь из-за относительно небольшой ширины сваи, следовательно, его можно исключить из уравнения. Таким образом, предельная несущая способность сваи может быть выражена, как показано в уравнении (3). Эта модифицированная версия уравнения Терзаги используется в модуле SkyCiv Foundation при проектировании свай.

\ ({Q} _ {p} = {A} _ {p} × [(c × {N} _ {c}) + (q × {N} _ {q})] \) (3)

A _p = Площадь поперечного сечения сваи

Коэффициенты опоры N _c и N _q являются безразмерными, получены эмпирическим путем и являются функциями угла трения почвы (Φ).Исследователи уже завершили расчеты, необходимые для определения коэффициентов опоры. В таблице 1 приведены значения N _q согласно данным инженерного командования военно-морских сил (NAVFAC DM 7.2, 1984). Значение N _c примерно равно 9 для свай под глинистыми грунтами.

Коэффициент подшипника (Н _q)
Угол трения (Ø)	26	28	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
Забивные сваи	10	15	21	24	29	35	42	50	62	77	86	120	145
Буронабивные сваи	5	8	10	12	14	17	21	25	30	38	43	60	72

Таблица 1: значения N _q из NAVFAC DM 7.2

Емкость сопротивления поверхностному трению, Q

_с

Кожное сопротивление сваи развивается по длине сваи. Обычно сопротивление трению сваи выражается как:

\ ({Q} _ {s} = ∑ (p × ΔL × f) \) (4)

p = периметр сваи

ΔL = Инкрементная длина сваи, по которой берутся p и f

f = Сопротивление трению агрегата на любой глубине

Оценка значения единицы сопротивления трения (f) требует рассмотрения нескольких важных факторов, таких как характер установки свай и классификация грунта.Уравнения (5) и (6) показывают вычислительный метод определения единицы сопротивления трению свай в песчаных и глинистых грунтах соответственно. Таблицы 2 и 3 представляют рекомендуемый эффективный коэффициент давления грунта (K) и угол трения грунт-сваю (δ ’) в соответствии с NAVFAC DM7.2.

Для песчаных почв:

\ (f = K × σ ’× tan (δ’) \) (5)

K = эффективный коэффициент давления грунта

σ ’= эффективное вертикальное напряжение на рассматриваемой глубине

δ ’= угол трения грунт-сваи

Для глинистых почв:

\ (f = α × c \) (6)

α = Эмпирический коэффициент сцепления

Угол трения грунт-сваи (δ ’)
Тип сваи	δ ’
Стальная свая	20º
Куча древесины	3/4 × Φ
Бетонная свая	3/4 × Φ

Таблица 2: Значения угла трения грунта-сваи (NAVFAC DM7.2, 1984)

Коэффициент бокового давления земли (K)
Тип сваи	Компрессионная свая	Натяжная свая
Забивные двутавровые сваи	0,5–1,0	0,3-0,5
Забивные сваи (круглые, прямоугольные)	1,0–1,5	0,6–1,0
Забивные сваи (конические)	1.5-2,0	1,0–1,3
Забивные сваи	0,4-0,9	0,3-0,6
Буронабивные сваи (диаметр <24 ″)	0,7	0,4

Таблица 3: Значения коэффициента бокового давления земли (K) (NAVFAC DM7.2, 1984)

Коэффициент адгезии (α)
п / п _а	α
≤ 0.1	1,00
0,2	0,92
0,3	0,82
0,4	0,74
0,6	0,62
0,8	0,54
1,0	0,48
1,2	0,42
1,4	0,40
1,6	0,38
1.8	0,36
2,0	0,35
2,4	0,34
2,8	0,34

Примечание: p _a = атмосферное давление ≈ 100 кН / м ²

Таблица 4: Значения фактора адгезии (Terzaghi, Peck, and Mesri, 1996)

Пример: Расчет вместимости свай в песке

Бетонная свая длиной 12 метров и диаметром 500 мм забивается в несколько слоев песка без наличия грунтовых вод.Найдите максимальную несущую способность (Q _и) сваи.

Детали
Раздел
Диаметр	500 мм
Длина	12 месяцев
Слой 1-Свойства грунта
Толщина	5 месяцев
Масса устройства	17,3 кН / м ³
Угол трения	30 градусов
Сплоченность	0 кПа
Столб подземных вод	Нет
Свойства двух слоев почвы
Толщина	7 месяцев
Масса устройства	16.9 кН / м ³
Угол трения	32 градуса
Сплоченность	0 кПа
Столб подземных вод	Нет

Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевую опору (Q _p).

На кончике стопки:

A _p = (π / 4) × D ² = (π / 4) × 0,5 ²

A _p = 0.196 кв.м. ²

c = 0 кПа

θ = 32º

N _q = 29 (из таблицы 1)

Эффективное давление на почву (q):

q = (γ ₁ × t ₁) + (γ ₂ × t ₂) = (5 м × 17,3 кН / м ³) + (7 м × 16,9 кН / м ³)

q = 204,8 кПа

Затем используйте уравнение (3) для определения допустимой нагрузки на концевую опору:

Q _p = A _p × [(c × N _c) + (q × N _q)]

Q _p = 0.196 м ² × (204,8 КПа × 29)

Q _p = 1164,083 кН

Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q _s).

Используя уравнения (4) и (5), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.

Q _с = ∑ (p × ΔL × f)

p = π × D = π × 0,5 м

p = 1,571 м

Слой 1:

ΔL = 5 м

f ₁ = K × σ ’₁ × tan (δ’)

К = 1.25 (Таблица 3)

δ ’= 3/4 × 30º

δ ’= 22,50º

σ ’₁ = γ ₁ × (0,5 × t ₁) = 17,3 кН / м ³ × (0,5 × 5 м)

σ ’₁ = 43,25 кН / м ²

f ₁ = 1,25 × 43,25 кН / м ² × tan (22,50º)

f ₁ = 22,393 кН / м ²

Q _s1 = p × ΔL × f ₁ = 1,571 м × 5 м × 22,393 кН / м ²

Q _s1 = 175.897 кН

Уровень 2:

ΔL = 7 м

f ₂ = K × σ ’₂ × tan (δ’)

K = 1,25 (таблица 3)

δ ’= 3/4 × 32º

δ ’= 24º

σ ‘₂ = (γ ₁ × t ₁) + [γ ₂ × (0,5 × t ₂)] = (17,3 кН / м ³ × 5 м) + [16,9 кН / м ³ × (0,5 × 7 м)]

σ ’₂ = 145,65 кН / м ²

f ₂ = 1.25 × 145,65 кН / м ² × tan (24º)

f ₂ = 81,059 кН / м ²

Q _s2 = p × ΔL × f ₂ = 1,571 м × 7 м × 81,059 кН / м ²

Q _s2 = 891,406 кН

Общее сопротивление кожному трению:

Q _s = Q _s1 + Q _s2 = 175,897 кН + 891,406 кН

Q _s = 1067,303 кН

Шаг 3: Рассчитайте предельную грузоподъемность (Q _и).

Q _u = Q _p + Q _s = 1164,083 кН + 1067,303 кН

Q _u = 2231,386 кН

Пример 2: Расчет грузоподъемности свай в глине

Рассмотрим бетонную сваю диаметром 406 мм и длиной 30 м, залитую слоистой насыщенной глиной. Найдите максимальную несущую способность (Q _и) сваи.

Детали
Раздел
Диаметр	406 мм
Длина	30 метров
Слой 1-Свойства грунта
Толщина	10 метров
Масса устройства	8 кН / м ³
Угол трения	0º
Сплоченность	30 кПа
Столб подземных вод	5 месяцев
Свойства двух слоев почвы
Толщина	10 метров
Масса устройства	19.6 кН / м ³
Угол трения	0º
Сплоченность	0 кПа
Столб подземных вод	Полностью погруженный

Шаг 1. Вычислите допустимую нагрузку на концевую опору (Q _p).

На кончике стопки:

A _p = (π / 4) × D ² = (π / 4) × 0,406 ²

A _p = 0.129 кв.м. ²

c = 100 кПа

N _c = 9 (Типичное значение для глины)

Q _p = (c × N _c) × A _p = (100 кПа × 9) × 0,129 м ²

Q _p = 116,1 кН

Шаг 2: Вычислить сопротивление поверхностному трению (Q _s).

Используя уравнения (4) и (6), рассчитайте поверхностное трение на слой почвы.

Q _с = ∑ (p × ΔL × f)

р = π × D = π × 0.406 м

p = 1,275 м

Слой 1:

ΔL = 10 м

α ₁ = 0,82 (таблица 4)

c ₁ = 30 кПа

f ₁ = α ₁ × c ₁ = 0,82 × 30 кПа

f ₁ = 24,6 кН / м ²

Q _s1 = p × ΔL × f ₁ = 1,275 м × 10 м × 24,6 кН / м ²

Q _s1 = 313,65 кН / м ²

Уровень 2:

ΔL = 20 м

α ₂ = 0.48 (Таблица 4)

c ₂ = 100 кПа

f ₂ = α ₂ × c ₂ = 0,48 × 100 кПа

f ₂ = 48 кН / м ²

Q _s2 = p × ΔL × f ₂ = 1,275 м × 20 м × 48 кН / м ²

Q _s2 = 1,224 кН / м ²

Общее сопротивление кожному трению:

Q _с = Q _с1 + Q _с2 = 313.65 кН + 1224 кН

Q _s = 1537,65 кН

Шаг 3: Рассчитайте предельную грузоподъемность (Q _и).

Q _u = Q _p + Q _s = 116,1 кН + 1537,65 кН

Q _u = 1,653,75 кН

Калькулятор проектирования фундамента

Артикул:

Дас, Б.М. (2007). Принципы фундаментальной инженерии (7-е издание) . Глобальный инжиниринг
Раджапаксе Р. (2016). Практическое правило проектирования и строительства свай (2-е издание) . Elsevier Inc.
Томлинсон, М.Дж. (2004). Практика проектирования и строительства свай (4-е издание) . E&FN Spon.

Калькулятор свай (трубчатый анкер и фундамент)

Рис. 1. Сопротивление при установке свай

Сваи используются; в качестве анкеров для поднятия конструкций над землей или предотвращения смещения (оседания) структурных оснований.Они могут быть из твердого бетона или стальных труб в зависимости от области применения.

Бетонные сваи обычно выдерживают очень большие вертикальные сжимающие нагрузки и устанавливаются / изготавливаются путем выкапывания ямы в земле, в которую опускают сборную сваю и затем закапывают ее или в которую заливают неотвержденный бетон. Эти сваи не покрываются калькулятором свай CalQlata.

Пустотелые стальные трубчатые сваи, которые используются в калькуляторе свай CalQlata, обычно используются в качестве анкеров или для предотвращения смещения небольших и средних структурных фундаментов в подозрительных грунтовых условиях на суше или на морском дне.

Почва

До 450 миллионов лет назад земная поверхность была каменистой; нигде не было почвы. С тех пор почва на большей части своей поверхности скопилась из разложившихся растительных и животных материалов и эродированных горных пород. Почвы сильно различаются по составу и характеру в зависимости от множества переменных, таких как; состав, температура и содержание воды.

Источники свойств почвы сильно различаются не потому, что они неверны, а просто потому, что все они разные.Поэтому всегда рекомендуется проверять грунт в месте укладки с помощью штыря небольшого диаметра, проникая на глубину, подходящую для желаемого уровня уверенности. Это относительно недорогой и надежный метод подготовки к прокладке сваи перед установкой. К стержню можно применить те же методы расчета, что и для сваи.

Указанные значения несущей способности грунта действительны только при определенных условиях; глубина, пустоты, увлеченная вода, частицы горной породы (камни), состав, температура и т. д.все они вносят свой вклад в изменение прочности при очень малых объемах. Кроме того, прочность подшипника обычно изменяется в зависимости от величины и направления нагрузки, то есть она значительно снижается при нагрузке на растяжение или сжатие вблизи поверхности.

Поскольку прочность грунта увеличивается с глубиной, CalQlata консервативно считает, что боковое давление грунта на стенку сваи равно давлению на глубине, умноженному на коэффициент Пуассона грунта (в отличие от его угла сдвига, который также может варьироваться с глубиной).

Сопротивление сжимающей силе в основании или вершине сваи (рис. 1), которая вызывает постепенное проникновение (δd), обычно должно быть равно комбинированному напряжению в грунте на глубине. Однако, поскольку условия на вершине сваи изменчивы и в значительной степени неизвестны во время установки, вычислитель сваи консервативно использует только несущую способность при расчете ударного сопротивления вершины сваи.

Свайная установка

Рис. 2. Момент перекоса сваи

На рис. 1 показаны силы сопротивления для типичной стальной трубчатой сваи во время установки.

Сваи обычно забиваются в землю путем падения на них тяжелого груза с определенной высоты. Сила удара создается за счет потенциальной энергии массы. Если молот падает в плотную среду, такую как вода, его эффективная масса (м²) должна использоваться в расчетах энергии удара (см. Входные данные ниже).

Сопротивление трению между грунтом и внутренней и внешней вертикальными поверхностями сваи увеличивается с глубиной. Инкрементное проникновение достигается за счет преодоления несущего напряжения в грунте на поверхности вершины стены сваи.Сила, создаваемая энергией удара, которая изменяется с каждым постепенным изменением глубины проникновения в грунт, должна быть достаточной для преодоления обеих этих нагрузок.

По мере увеличения глубины сваи большая часть силы удара теряется на преодоление повышенного сопротивления трения, уменьшая силу, доступную для проникновения. Таким образом, постепенное проникновение уменьшается с установленной глубиной, что увеличивает силу, действующую на сваю при каждом ударе.

Маловероятно, что грунт будет иметь одинаковую несущую способность, сопротивление сдвигу, коэффициент трения и коэффициент Пуассона на всем протяжении до установленной глубины, поэтому маловероятно, что каждый удар будет вызывать ожидаемое проникновение на соответствующей глубине.

Хотя целесообразно продолжать укладку свай до тех пор, пока сила удара (F) не станет достаточной для ваших нужд (Ŵ Сила (F) для каждого удара указывается в калькуляторе свай.

Прочность сваи

Стена сваи должна выдерживать монтажные и эксплуатационные нагрузки, и требуются отдельные расчеты для установления целостности сваи в соответствии с вашими конкретными проектными условиями.Однако наиболее вероятной причиной разрушения сваи является разрыв стены во время установки.

Разрушение или обрушение стенки сваи происходит из-за чрезмерного напряжения мембраны из-за несоосности молотка / сваи (рис. 2), достаточно консервативная оценка которого может быть получена с помощью следующей формулы плоской пластины: σỵ = 6 м / т

Существует множество формул для определения прочности сваи при сжатии, некоторые из которых включают классические или сложные формулы, все из которых можно надежно спрогнозировать с помощью расчета продольного изгиба колонны Эйлера-Ренкина, в котором вы добавляете модуль Юнга материала сваи к модулю упругости грунта. (Eᵖ + Eˢ) при создании композитной жесткости (EI) для колонны.

Расчетная вместимость сваи

Рис. 3. Боковая нагрузка

Весу противостоит сочетание сопротивления трения и несущей способности грунта. Горизонтальным нагрузкам должно противостоять поперечное сжатие почвы, которое меняется в зависимости от глубины, состава и плотности. Растягивающим нагрузкам от анкеров противостоит масса сваи плюс грунтовая пробка, если она остается внутри, а также любое остаточное трение между грунтом и стенкой сваи.

Как и все теоретические интерпретации практических задач, в конечном результате есть определенная степень оценки.

Например:

Горизонтальная сила : Сопротивление горизонтальным нагрузкам создает пару моментов (M) на высоте «hᴹ» (рис. 3), величина которой обусловлена сочетанием несущей способности грунта и давления на глубине. Несущая способность при горизонтальной нагрузке не такая же, как при сжатии из-за подъема к поверхности, более того, давление создает большее сопротивление горизонтальным силам, чем несущая способность на значительной глубине (т.е. когда плотность x глубина> несущая способность).Поэтому CalQlata проигнорировала влияние несущей способности для горизонтальных нагрузок в вычислителе свай и предположила, что поперечное сопротивление основано на давлении x глубина. Вам нужно будет убедиться, что ваша свая не расплющивается чуть ниже поверхности почвы из-за горизонтальной силы.

Сила сжатия : Если свая не проникает в подстилающую породу, ее несущая способность (рис. 4; W) будет зависеть от сопротивления трения и несущей способности грунта, которые могут соответствовать или не соответствовать условиям поверхности.В этом случае вы можете основывать несущую способность установленной сваи на конечной силе удара. Однако было бы разумно применить подходящий запас прочности для учета потенциальной ползучести. Эмпирическое правило CalQlata — предполагать полную несущую способность и ⅔ сопротивления трения (R̂ᵛ). Калькулятор сваи предоставляет как теоретические (W̌), так и практические (-) значения в своих выходных данных.

Комбинированное усилие : Когда сваи подвергаются комбинированным вертикальным и горизонтальным нагрузкам (Рис. 5; W), сопротивление трения от вертикального компонента будет уменьшено, если горизонтальный компонент достаточен для преодоления деформации в грунте.Если земля и свая теряют контакт более чем на 50% ее внешней поверхности, сопротивление трению не следует принимать во внимание. Сопротивление вертикальному направлению вверх будет зависеть только от веса (сваи и грунтовой пробки, если она сохраняется), а сопротивление сжатию будет зависеть только от напряжения опоры (σ) на вершине сваи.

Осторожно

Несмотря на то, что сопротивление трению в свае может быть включено в несущую способность сваи, следует принять меры, чтобы в течение ее расчетного срока службы учитывались следующие факторы:
1) С течением времени может возникнуть мера ползучести из-за несоответствий в грунте из-за изменения пластов и вибрационных нагрузок
2) Оседание может привести к сползанию сваи в пласт с низкой прочностью
3) Подземная вода снижает сопротивление трения и несущую способность
4) Скала, частично поддерживающая сваю, со временем может вызвать наклон
5) Деформация свайной стены во время установки может привести к обрушению во время эксплуатации
Все вышеперечисленное может быть выполнено с помощью подходящих испытаний грунта на глубину, превышающую предполагаемую глубину сваи.

Рис. 4. Осевая нагрузка

Калькулятор свай — Техническая помощь

Вы можете использовать любые единицы измерения в калькуляторе свай при условии, что вы последовательны. Однако все силы рассчитываются для получения единиц массы-силы (кгс, фунт-сила и т. Д.), Поэтому важно, чтобы значения, вводимые для напряжения (σ и τ), были в простых единицах: например, кгс / м², фунт-сила / дюйм² и т. д.

Входное значение ускорения свободного падения (g) используется только для преобразования энергии удара в массовую силу.

Установка

Калькулятор свай применяет горизонтальное давление (которое изменяется линейно с глубиной) на внутреннюю и внешнюю стенку сваи из-за коэффициента Пуассона грунта. Сопротивление постепенному проникновению рассчитывается только с использованием напряжения опоры (σ) грунта, напряжение сдвига (τ) используется для расчета угла сдвига для горизонтальной силы (F̌ʰ).

Проектная мощность

Вычислитель свай обеспечивает множество расчетных нагрузок, только минимальные значения которых (R̂ᵛ, F̂ᵛ, Ŵ) могут использоваться с высокой степенью уверенности и без контрольных испытаний.Если вы хотите полагаться на более высокие расчетные мощности, чем эти, рекомендуется провести соответствующие испытания под нагрузкой, зависящие от времени.

Переменный слой

Если вы не хотите выполнять подробные расчеты для каждого переменного слоя (рис. 6), вы можете консервативно предположить, что ваша свая имеет глубину ровно столько, сколько сумма толщин высокопрочных слоев, полностью игнорируя влияние низкопрочных слоев. . Это также более точный подход, чем предположение о средних свойствах почвы по фактической глубине.

Входные данные

Рис. 5. Объединенные силы

D = максимальная требуемая глубина сваи
Øᵢ = внутренний диаметр сваи
Øₒ = внешний диаметр сваи
ρᵐ = средняя плотность ⁽³⁾
ρʰ = плотность молотка ³⁾
ρᵖ = плотность сваи
ρˢ = плотность грунта
м = масса молотка ⁽³⁾
hᵈ = высота падения
σ = нагрузка на грунт
τ = напряжение сдвига грунта
μᵢ = коэффициент трения при установке ²⁾
μₒ = коэффициент трения во время эксплуатации ²⁾
ν = коэффициент Пуассона (грунт)

Выходные данные

мₑ = эффективная масса молота ³⁾
E = энергия удара
A = площадь поперечного сечения стенки сваи (вершина)
Ď = общая максимальная глубина (d + δd после окончательного удара)
n = количество ударов (для достижения Ď )
R̂ᵛ = минимальное сопротивление трению по вертикали при установке ⁽⁵⁾ (из-за μᵢ)
Řᵛ = максимальное сопротивление трения по вертикали после осадки⁽⁵⁾ (из-за μₒ)
F̌ʰ = максимальное горизонтальное усилие (на поверхности почвы)
F̂ᵛ = минимум подъемная сила сваи (только масса сваи)
F̌ᵛ = максимальная подъемная сила сваи (включая массу заглушки и Řᵛ)
Ŵ = минимальная грузоподъемность (от; μₒ + σ)
W̌ = максимальная грузоподъемность (от; μₒ + σ )
hᴹ = высота от конца сваи до точки опоры
r₁ = плечо момента над точкой опоры (только для информации)
r₂ = плечо момента под опорой (только для информации)
M₁ = момент над точкой опоры⁽⁶⁾ (только для информации)
M₂ = Момент ниже точки опоры⁽⁶⁾ (только для информации)

Рис 6.Изменчивые слои почвы

Результаты последовательности ударов:
N ° = число ударов
δd = глубина удара
d = общая глубина после удара
F = сила удара

См. Свойства материала ниже для получения информации о некоторых характерных свойствах материала.

Свойства материала

Монтажная среда: если ваша свая устанавливается с помощью молотка, брошенного под воду, вы должны ввести среднюю плотность (ρᵐ) для воды, в противном случае вы должны ввести значение для воздуха или установить это значение на ноль.

Материал молота: Плотность материала молота (ρʰ) уменьшается на плотность среды в расчете (ρᵐ) для расчета энергии удара (E). Поэтому важно, чтобы обе плотности были репрезентативными

Материал сваи: Плотность материала сваи используется только в расчетах силы, необходимой для вытягивания сваи из земли (F 9)

Материал почвы: Свойства почвы должны быть основаны на значениях испытаний на месте, если это вообще возможно.Это можно установить, вставив штифт в землю в месте установки сваи, а затем ретроспективно установив характеристики грунтовых условий с помощью калькулятора свай и изменив свойства грунта (σ, μᵢ и μₒ), гарантируя, что:
а) ретроспективные расчеты отражают фактические условия во время установки;
б) Нагрузки при извлечении измеряются не менее чем через 30 дней после осадки. В качестве альтернативы для оценки могут использоваться следующие данные:

Плотность	Вещество	кг / м³	фунт / дюйм³
ρᵐ	воздух	1.256	4.54E-5
	вода	1000	0,0361
	морская вода	1023	0,037
ρʰ	сталь	7850	0,2836
	бетон	2400	0,0867
	гранитная порода	2750	0.09935
ρᵖ	сталь	7850	0,2836
	алюминий	2685	0,097
	титан (HT)	4456	0,161
	нержавеющая 316	7941	0,2869
ρˢ	глина сухая	1590	0.0574
	глина средняя	1625	0,0587
	мокрая глина	1750	0,0632
	суглинок	1275	0,0461
	илово-сухой	1920	120
	илово-влажный	2163	135
	песчано-сухое	1600	0.0578
	мокрый песок	1900	0,0686

Напряжение	Вещество	кг / м²	фунт / дюйм²	ν
σˢ	глина плотная	от 35 до 55	от 0,05 до 0,08	0,45
	глина средняя	от 20 до 35	0.03 до 0,05	0,35
	глина рыхлая	от 10 до 20	от 0,014 до 0,03	0,3
	суглинок	от 7,5 до 15	от 0,01 до 0,02	0,3
	ил	от 4,5 до 7,5	от 0,0064 до 0,01	0,35
	ил рыхлый	от 1 до 4.5	от 0,001 до 0,0064	0,3
	песчано-сухое	от 10 до 30	от 0,014 до 0,04	0,4
	мокрый песок	от 5 до 10	от 0,007 до 0,014	0,3
τˢ	глина плотная	от 29,4 до 46,2	от 0,0418 до 0.0656
	глина средняя	от 11,5 до 20,2	от 0,0164 до 0,0287
	глина рыхлая	от 3,6 до 7,3	от 0,0052 до 0,0104
	суглинок	от 4,3 до 8,7	от 0,0062 до 0,0123
	ил	0.8 к 1,3	от 0,0011 до 0,0019
	ил рыхлый	от 0,1 до 0,4	от 0,0001 до 0,0006
	песчано-сухое	от 8,4 до 25,2	от 0,0119 до 0,0358
	мокрый песок	от 2,9 до 5,8	от 0,0041 до 0,0082

Вещество	мкᵢ	мкₒ
глина плотная	0.225	0,45
глина средняя	0,2	0,4
глина рыхлая	0,15	0,3
суглинок	0,175	0,35
ил	0,15	0,3
ил рыхлый	0.125	0,25
песчано-сухое	0,1	0,2
мокрый песок	0,175	0,35

Применимость

Расчет сваи применяется только к трубчатым сваям, заделанным в поверхностный грунт

Точность

Точность вычислений в калькуляторе свай зависит от введенной информации.Выходные данные в значительной степени основаны на линейном изменении давления с глубиной и постоянной плотности почвы на этой глубине. В этом случае ожидается, что результаты будут в пределах ± 10% от фактических значений.

Если колебания грунта происходят по глубине сваи, для свойств грунта следует использовать средние значения; в этом случае; Ожидается, что результаты будут в пределах ± 20% от фактических значений.

Маловероятно, что какой-либо расчет свай позволит достичь значительно большей точности, чем ожидалось выше.

Банкноты

Ударная вибрация, смещение грунта и переменные условия с глубиной — все это неконтролируемо изменяет конечную нагрузку на сваю во время установки
Сопротивление трению при установке меньше, чем при эксплуатации из-за осадки (через ≈30 дней). CalQlata рекомендует, если не известны точные значения, коэффициент трения для связных грунтов при установке должен быть вдвое меньше, чем при эксплуатации, который обычно составляет ≈0,35. Для несвязных грунтов оба значения следует принимать одинаковыми и равными ≈0.15
Для энергии удара используется эффективная масса молота mₑ = m. (Ρʰ-ρᵐ) / ρʰ
Боковая нагрузка на стенки сваи рассчитывается по формуле ν.d.ρˢ
Включая внутренние и внешние вертикальные стенки сваи
Эта информация предоставляется для проверки: M₁ должно совпадать с M₂, если расчет правильный

Дополнительная литература

Дополнительную информацию по этому вопросу можно найти в справочных публикациях ^{(8, 9, 51 и 52)}

Как рассчитать несущую способность грунта

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S.Hussain Ather

Несущая способность грунта определяется уравнением

Q_a = \ frac {Q_u} {FS}

, в котором Q _a — допустимая несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ²), Q _u — предельная несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ²), а FS — коэффициент безопасности. Предел несущей способности Q _и является теоретическим пределом несущей способности.

Подобно тому, как Пизанская башня наклоняется из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. Когда инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для той почвы, которая поддерживает их. Несущая способность — это один из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и помещенным на нее материалом.

Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, касающихся фундаментов мостов, подпорных стен, плотин и подземных трубопроводов. Они полагаются на физику почвы, изучая природу различий, вызванных давлением поровой воды материала, лежащего в основе фундамента, и межкристаллитным эффективным напряжением между самими частицами почвы. Они также зависят от жидкостной механики пространства между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и сопротивление сдвигу самой почвы.

В следующих разделах более подробно рассматриваются эти вычисления и их использование.

Формула несущей способности грунта

Фундаменты мелкого заложения включают ленточные, квадратные и круглые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра, что позволяет получить более дешевые, реалистичные и легко переносимые результаты.

Теория предельной несущей способности Терзаги предполагает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов Q _u _с

Q_u = cN_c + gDN_q + 0.5gBN_g

, в котором c — сцепление грунта (в кН / м ² или фунт / фут ²), г — эффективный удельный вес грунта (в кН / м ³ или фунт / фут ³), D — глубина опоры (в м или футах), а B — ширина опоры (в м или футах).

Для неглубоких квадратных фундаментов уравнение: Q _u _с

Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g

, а для неглубоких круглых фундаментов уравнение:

Q_u = 1.{2 \ pi (0,75- \ phi ‘/ 360) \ tan {\ phi’}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi ‘/ 2))}}

N _c Равно 5,14 для ф ‘= 0 и

N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi’}}

для всех других значений ф ‘, Ng :

N_g = \ tan {\ phi ‘} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi’} -1} {2}

K _pg получается из графического представления величин и определение того, какое значение K _pg учитывает наблюдаемые тенденции.Некоторые используют N _г = 2 (N _q +1) tanф ‘/ (1 + .4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычислять K pg .

Могут быть ситуации, в которых почва проявляет признаки местного разрушения при сдвиге . Это означает, что прочность грунта не может показать достаточную прочность для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q _u =.867c N _c + g DN _q + 0,4 g BN _g, сплошной фундамент i s Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и круглый фундамент равен Q _u = 0,867c N _c + g DN _q + 0,3 г BN _g .

Методы определения несущей способности грунта

Фундаменты глубокого заложения включают основания опор и кессоны.Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q _u = Q _p + Q _f , где Q _u — предельная несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ²), Q _p — теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН / м ² или фунт / фут ²) и Q _f _{— теоретическая несущая способность из-за трения вала между валом и почвой.Это дает вам другую формулу для несущей способности грунта}

Вы можете рассчитать теоретическую концевую несущую способность фундамента Q _p _{как Q _p = A _p q _p Где Q _p — теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН / м ² или фунт / фут ²) и A _p — эффективная площадь наконечник (в метрах ² или в футах ²).}

Теоретическая несущая способность несвязных грунтов на вершине несвязной части q _p составляет qDN _q , а для связных грунтов — 9c, (оба в кН / м ² или фунт / фут ²). D _c — критическая глубина для свай в рыхлом иле или песках (в метрах или футах). Это должно быть 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.

Для фрикционной способности обшивки (вала) свайного основания теоретическая несущая способность Q _f составляет A _f q _f _{для одного однородного слоя грунта и pSq _f L для более чем одного слоя почвы. В этих уравнениях A _f — эффективная площадь поверхности ствола сваи, q _f — kstan (d) — теоретическая единица фрикционной способности для несвязных грунтов. (в кН / м ² или фунт / фут), где k — боковое давление грунта, s — эффективное давление покрывающих пород и d — угол внешнего трения (в градусах). ). S — это сумма различных слоев почвы (т.е. a ₁ + a ₂ + …. + a _n ).}

Для илов эта теоретическая емкость составляет c _A + kstan (d) , где c _A — адгезия. Он равен c, — сцепление грунта для грубого бетона, ржавой стали и гофрированного металла. Для гладкого бетона значение .8c от до c , а для чистой стали — от . 5c до .9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в метрах или футах). L — эффективная длина сваи (в метрах или футах).

Для связных грунтов: q _f = AS _u, где a — коэффициент сцепления, измеряемый как 1-.1 (S _uc) ² для S _uc менее 48 кН / м ², где S _uc = 2c — прочность на неограниченное сжатие (в кН / м ² или фунт / фут ²) .Для S _uc больше, чем это значение, a = [0,9 + 0,3 (S _uc — 1)] / S _uc .

Что такое фактор безопасности?

Коэффициент запаса прочности варьируется от 1 до 5 для различных целей. Этот фактор может учитывать величину повреждений, относительное изменение шансов, что проект может потерпеть неудачу, сами данные о грунте, построение допусков и точность расчетных методов анализа.

Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент запаса прочности изменяется от 1.2 к 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса прочности составляет от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых свай — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для опор с разбросом по сдвигу — от 2 до 3, для опор из матов — от 1,7 до 2,5. Напротив, в случаях нарушения просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопроводов.

Инженеры также используют практические правила для коэффициента безопасности, равного 1.5 для подпорных стен, которые переворачиваются гранулированной засыпкой, 2,0 для связной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать отказов, связанных со сдвигом и просачиванием, а также тем, что почва может смещаться в результате нагрузки на нее.

Практические расчеты несущей способности

Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать почва. Начиная с веса, необходимого для срезания почвы, они добавляют коэффициент безопасности, поэтому конструкция никогда не прикладывает достаточно веса для деформации почвы.Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут сжимать почву для увеличения ее прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого насыпного материала для дорожного полотна.

Методы определения несущей способности грунта включают максимальное давление, которое фундамент может оказывать на грунт, так что приемлемый коэффициент запаса прочности против разрушения при сдвиге находится ниже основания и соблюдаются допустимые общие и дифференциальные осадки.

Предельная несущая способность — это минимальное давление, которое может вызвать разрушение опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, проницаемость, внутреннее трение и другие факторы при строительстве конструкций на грунте.

Инженеры руководствуются этими методами определения несущей способности почвы при выполнении многих из этих измерений и расчетов. Эффективная длина требует от инженера выбора того, где начать и где прекратить измерения.В качестве одного из методов инженер может выбрать использование глубины сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные почвы или смеси грунтов. Инженер также может измерить ее как длину сегмента сваи в одном слое почвы, состоящем из многих слоев.

Что вызывает напряжение в почвах?

Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются друг относительно друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин по отношению к зданиям и проектам, которые инженеры строят на них.

Разрушение при сдвиге может возникнуть в результате воздействий на грунт напряжений, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и разноситься таким образом, что это вредно для здания. По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.

Круг Мора может визуализировать касательные напряжения на плоскостях, относящихся к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется в геологических исследованиях испытания грунтов. Он предполагает использование образцов грунта цилиндрической формы, в которых радиальные и осевые напряжения действуют на слои грунта, рассчитываемые с помощью плоскостей.Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунтов в фундаментах.

Классификация почв по составу

Физики и инженеры могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную поверхность этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц, что является одним из методов их классификации.

Кварц является наиболее распространенным компонентом ила, а также песка и слюды и полевого шпата.Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры пластинчатой формы с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.

Эта большая площадь поверхности допускает химические, электромагнитные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определять типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.

Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень нестабильными, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствие. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий. С другой стороны, с материалами, представляющими собой глины с низкой активностью, которые образуются при более стабильной активности, гораздо проще работать.

Таблица несущей способности почвы

Geotechdata.info содержит список значений несущей способности почвы, которые вы можете использовать в качестве диаграммы несущей способности почвы.

КАК РАССЧИТАТЬ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬ? (СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ)

Предел несущей способности сваи — это максимальная нагрузка, которую она может выдержать без разрушения или чрезмерной осадки грунта.

Несущая способность сваи в основном зависит от трех факторов, как указано ниже:

Тип грунта, в который заделывается свая
Способ свайной установки
Размер сваи (поперечное сечение и длина сваи)

При расчете несущей способности сваи для монолитных бетонных свай с помощью статического анализа необходимо использовать параметр прочности грунта на сдвиг и размер сваи.

Несущая способность сваи с использованием статического анализа

Свая передает нагрузку в почву двумя способами. Во-первых, за счет сжатия в наконечнике, обозначенного как «концевой подшипник » или «упорный подшипник »; во-вторых, сдвигом по поверхности, обозначенным как « поверхностное трение ».

Несущая способность монолитных свай в связном грунте

Предел несущей способности (Q _и) сваи в связных грунтах определяется по формуле, приведенной ниже, где первый член представляет сопротивление подшипнику на конце (Q _b), а второй член дает оболочку. сопротивление трению (Q _s).

Где,

Q _u = Предельная грузоподъемность, кН

A _p = Площадь поперечного сечения вершины сваи, м ²

N _c = Коэффициент несущей способности, можно принять 9

α _i = коэффициент сцепления для i-го слоя в зависимости от плотности почвы. Это зависит от недренированной прочности грунта на сдвиг и может быть получено из рисунка, приведенного ниже.

Изменение альфа с когезией

c _i = Среднее сцепление для i-го слоя, в кН / м ²

A _si = Площадь ствола сваи в i-м слое, м ²

Минимальный коэффициент запаса прочности 2,5 используется для получения безопасной грузоподъемности сваи (Q _safe) от предельной грузоподъемности (Q _u).

Q _сейф = Q _u / 2,5

Несущая способность монолитных свай в несвязном грунте

Предел несущей способности сваи «Q _u» состоит из двух частей.Одна часть возникает из-за трения, называемого поверхностным трением или трением вала или боковым сдвигом , обозначенным как «Q _s», а другая — из-за концевого подшипника в основании или на вершине носка сваи, «Q _b».

Уравнение, приведенное ниже, используется для расчета предельной несущей способности сваи.

Где,

A _p = площадь сечения основания сваи, м ²

D = диаметр ствола сваи, м

γ = эффективная удельная масса грунта на вершине сваи, кН / м ³

N _γ = коэффициент несущей способности

Н _q = коэффициент несущей способности

Φ = Угол внутреннего трения на вершине сваи

P _D = Эффективное давление вскрыши на конце сваи, кН / м ²

K _i = Коэффициент давления грунта, применимый для i-го слоя

P _Di = Эффективное давление вскрыши для i-го пласта, кН / м ²

δ _i = Угол трения стенки между сваей и грунтом для i-го слоя

A _si = Площадь ствола сваи в i-м слое, м ²

Первый член — это выражение для конечной несущей способности сваи ( Q _b ), а второй член — это выражение для поверхностного трения сваи ( Q _s ).

Минимальный коэффициент запаса прочности 2,5 используется для достижения безопасной несущей способности (Q _safe) от предельной несущей способности (Q _u).

Q _сейф = Q _u / 2,5

Важные примечания, которые следует запомнить

Значение коэффициента несущей способности N _q получается из рисунка, приведенного ниже.

Значение коэффициента несущей способности

Значение коэффициента несущей способности N _γ вычисляется с использованием приведенного ниже уравнения.

Для забивных свай в рыхлом и плотном песках с φ в диапазоне от 30 ⁰ до 40 ⁰, могут использоваться значения k _и в диапазоне от 1 до 1,5.
δ, угол трения о стенку можно принять равным углу трения грунта о ствол сваи.
Максимальная эффективная перекрывающая порода у основания сваи должна соответствовать критической глубине, которая может быть принята равной 15 диаметрам ствола сваи для φ ≤ 30 ⁰ и увеличена до 20 раз для φ ≥ 40 ⁰
Для свай, проходящих через связные пласты и оканчивающихся гранулированным пластом, в гранулированный пласт необходимо проникать, по крайней мере, в два раза больше диаметра ствола сваи.

Расчет несущей способности сваи для одиночных и групповых свай

🕑 Время считывания: 1 минута

Расчет несущей способности сваи определит предельную нагрузку, которую свайный фундамент может принять в условиях эксплуатационной нагрузки. Эта способность также называется несущей способностью свай.
Устанавливаемые сваи могут быть как одиночными, так и групповыми. Следовательно, расчет нагрузки для одиночной и групповой свай будет другим.Это делается для заданных условий нагрузки или размера фундамента.
Здесь расчет несущей способности как для одиночных, так и для групповых свай.

Расчет несущей способности одиночной сваи

Здесь необходимо определить вертикальную нагрузку и горизонтальную нагрузку, действующую на сваю.

Расчет вертикальной нагрузки

Рис.1: Вертикальная нагрузка на сваю

Допустимое сопротивление сжатию R _ac одиночной сваи обеспечивается концевым подшипником F _eb и поверхностным трением для каждого слоя F _sf.Таким образом,

Rac = Feb + Total (Fsf) Уравнение 1

Таким образом, максимальная сжимающая рабочая нагрузка, которую может выдержать одна свая, равна ее общему сопротивлению R _{ac, за вычетом собственного веса сваи на} W. Таким образом,

Nser Eq.2

Свая также может выдерживать растягивающую нагрузку. Максимальная рабочая нагрузка при растяжении, которой может выдержать свая, составляет

Крыса = Всего (Fsf) + W Уравнение 3

Детали исследования почвы предоставят подробную информацию о концевом подшипнике и величине поверхностного трения.Эти значения получены с помощью испытательных нагрузок и энергетических процедур забивания свай. Эти предельные значения делятся на частный коэффициент надежности от 2 до 3, чтобы получить допустимые значения F _eb и F _sf.

Расчет горизонтальной нагрузки

Рис.2: Горизонтальная нагрузка на сваи

Двумя основными факторами, ограничивающими горизонтальную вместимость сваи, являются:

Максимальный прогиб конструкции
Конструктивная способность сваи

Максимальная горизонтальная способность для данного прогиба определяется из модуля реакции земляного полотна (кН / м3).Существует несколько методов определения модуля реакции земляного полотна.

Расчет грузоподъемности сваи группы

Чтобы выдерживать большие нагрузки, сваи располагаются группами. Сваи располагаются группами, что позволяет уменьшить размер и стоимость строительства свайной шапки.

Рис.3.Групповая вместимость сваи

Неповрежденная Несущая способность и требуемые условия забивки достигаются за счет обеспечения минимального свободного расстояния между сваями. Это расстояние будет равно удвоенному диаметру сваи.

Рис.4. Минимальное расстояние между сваями

Общая вертикальная эксплуатационная нагрузка на группу свай не должна превышать грузоподъемность группы, которая определяется по формуле:
Групповая нагрузка = групповая фрикционная способность + несущая способность на конце группы

= 2D (L + K) k1 + BLk2 Уравнение 4

Где k1 и k2 — коэффициенты почвы. Нагрузки на отдельные сваи внутри группы ограничиваются несущей способностью одной сваи.

Оценка предельной прочности фрикционных свай

Машиностроение
Vol.4 No 11 (2012), ID статьи: 24580,4 страницы DOI: 10.4236 / eng.2012.411100

Оценка предельной прочности фрикционных свай

Ваэль Н. Абд Эльсами

Инженерный факультет, Синайский университет, Эль-Ариш , Египет

Электронная почта: [email protected]

Поступила 14 июля 2012 г .; отредактировано 20 августа 2012 г .; принята к печати 4 сентября 2012 г.

Ключевые слова: Почва; Вместимость сваи; Буронабивная свая; Свая трения; Нагрузка на сваю

РЕФЕРАТ

Точное прогнозирование максимальной несущей способности буронабивных свай представляет собой сложную задачу, поскольку нагрузка является функцией большого количества факторов.Эти факторы включают метод бурения, метод бетонирования, качество бетона, опыт строительного персонала, состояние грунта и геометрию сваи. Для определения полевых характеристик и оценки несущей способности свай проводятся испытания свайной нагрузки на месте. Из-за практических и временных ограничений невозможно нагружать сваю до отказа. В этом исследовании анализируются данные испытаний на нагрузку на сваи, чтобы оценить предельную нагрузку на фрикционные сваи. Анализ основан на результатах трех испытаний свайной нагрузки.Испытания проводятся на территории проекта Культурно-развлекательный комплекс в Порт-Саиде, Египет. Проведены три испытания на нагрузку на буронабивные сваи диаметром 900 мм и длиной 50 м. Геотехнические исследования на участке проводятся до максимальной глубины 60 м. Предельная вместимость свай определяется в соответствии с различными методами, включая египетский свод правил (2005 г.), касательную-касательную, Хансена (1963 г.), Чина (1970 г.), Ахмеда и Пизе (1997 г.) и Decourt (1999 г.). Был сделан вывод, что приблизительно 8% предельной нагрузки выдерживается опорой в основании сваи, и что до 92% нагрузки выдерживается трением вдоль вала.Рекомендации сделаны на основе сравнения прогнозов несущей способности сваи с использованием различных методов. Предлагается новый метод расчета предельной грузоподъемности сваи по данным испытаний сваи на нагрузку. Предельная пропускная способность буронабивных свай, прогнозируемая с помощью предлагаемого метода, оказывается надежной и хорошо сравнивается с различными доступными методами.

1. Введение

Свайный фундамент является важным звеном в передаче структурной нагрузки на несущий грунт, расположенный на некоторой глубине под землей.В конструкции свай учитываются различные параметры, такие как характер грунтов, глубина уровня грунтовых вод, глубина несущего слоя, а также тип и уровень нагрузки, которую необходимо поддерживать. Для определения полевых характеристик и оценки несущей способности используются испытания свайной нагрузки на месте.

Простой метод расчета статического сопротивления вала сваи, забитой в глину, представлен Мирзой (1997) [1]. Метод основан на корреляциях, полученных для морских глин между индексными свойствами и прочностью.Описано применение метода для полудюжины высококачественных натурных нагрузочных испытаний. За исключением коротких свай в глинах от очень жестких до твердых, прогнозы хорошо согласуются с результатами полевых испытаний. Представленная корреляция позволяет оценить остаточное поверхностное трение и указывает на важность индекса текучести глины в расчетах статической емкости.

Дэвайкар и Паллави (2000) представили анализ данных полевых испытаний на нагрузку на сваи для оценки предельной нагрузки на сваи.Анализ основан на результатах сорока испытаний под нагрузкой свай, собранных на различных объектах инфраструктуры и строительных площадках в регионе Мумбаи в Индии. Собранные данные анализируются с использованием различных графических и полуэмпирических методов, доступных в литературе [2].

Набиль (2001) изучал поведение групп буронабивных свай в цементированных песках с помощью программы полевых испытаний на площадке в Южной Сурре, Кувейт. Программа состояла из испытаний на осевую нагрузку одинарных буронабивных свай на растяжение и сжатие. Были испытаны две группы свай, каждая из которых состояла из пяти свай.Расстояние между сваями в группах составляло два и три диаметра сваи. Расчетная эффективность группы свай составляла 1,22 и 1,93 для расстояния между сваями двух и трех диаметров, соответственно. Поскольку расчет обычно контролирует расчет групп свай в песке, групповой фактор, определяемый как отношение осадки группы к оседанию одиночной сваи при сопоставимых нагрузках в диапазоне упругости, был определен по результатам испытаний [3].

Abdelrahman et al. (2003) предположили, что испытания на осевую нагрузку сваи на одиночную сваю могут дать обоснование расчетной нагрузки сваи.Нормы для проектирования глубоких фундаментов устанавливают критерии приемки свай, испытанных на сжатие, на основе установленных пределов осадки свай при определенных уровнях нагрузки. Исследователи изучили различные методы, используемые при интерпретации результатов испытаний на нагрузку на сваи. Шестьдесят четыре шнековых сваи непрерывного действия были испытаны с использованием метода испытания с выдерживаемой нагрузкой, а результаты были проанализированы с использованием различных методов интерпретации [4].

Венерт и Вермеер (2004) проанализировали результаты нагрузок на короткие буронабивные сваи большого диаметра, испытанные в Германии.Представлены результаты для общего сопротивления, а также для сопротивления основания и вала. Свая считается линейно-упругой. Используются различные конститутивные модели недр, такие как упругопластические модели Мора-Кулмба [5].

Новый подход к проектированию буронабивных свай большого диаметра на несвязных грунтах был предложен Radwan et al. (2007) [6]. Подход основан на результатах, полученных в результате анализа методом конечных элементов, выполненного с использованием данных из тридцати историй болезни буронабивных свай большого диаметра, собранных на нескольких строительных проектах.Концевой подшипник агрегата и сопротивление поверхностному трению оцениваются с учетом критерия осадки. В численной модели используется конститутивная модель Мора-Кулона. В конце концов, проводится статистическое исследование для оценки улучшения, точности и надежности конструкции с использованием нового подхода по сравнению с предсказаниями Египетского кодекса (2005 г.) [7].

Акбар и др. (2008) представили опыт, полученный в результате четырех испытаний свайной нагрузкой на площадке в Северо-Западной пограничной провинции Пакистана.Геотехнические исследования на участке проводятся до максимальной глубины 60 м. Почва на участке в пределах исследованной глубины представлена преимущественно твердыми глинами с тонкими слоями гравия и валунов на глубине менее 40 м. Четыре сваи диаметром от 660 мм до 760 мм и длиной от 20 м до 47,5 м подвергались осевым нагрузкам. По результатам испытаний сваи на нагрузку выполняются обратные расчеты для оценки соответствующих значений проектных параметров сваи [8].

Вероятностная модель в качестве дополнительной математической основы для традиционного детерминированного подхода к количественной оценке выбора коэффициента безопасности для каждого члена уравнения нагрузки фрикционных свай в глине представлена Al Jairry (2009) [9].

Исходя из вышеизложенного, расхождения в оценках нагрузки доступных методов слишком велики. Таким образом, необходимо провести дополнительное исследование способности сваи трения. Однако цель этого исследования — предоставить результаты испытаний свай и разработать формулу для более точного прогнозирования несущей способности сваи.

2. Исследование почвы

В Порт-Саиде в Египте не проводилось много испытаний почвы. Исследуемый объект представляет собой проект культурно-развлекательного комплекса, расположенный в городе Порт-Саид.Проект построен на площади примерно 50 × 70 м. Было проведено комплексное инженерно-геологическое исследование. В расследование было включено семь отверстий. Общий план участка показан на Рисунке 1.

Стратификация почвы

Профиль почвы на исследуемой площадке показан на Рисунке 2. Профиль показывает, что встречаются следующие стратификации почвы:

1) От отметки 0,00 до — 10,00 м известняковых ситисов с битыми ракушками.

2) От отметки –10.00–17,00 м. Мягкая алевритистая глина с прослойкой песка.

3) С отметки –17,00 до –49,00 м мягкая алевритистая глина со следами песка.

4) С отметки –49,00 до –52,00 м известняковый ситисанд.

5) с отметки –52,00 до –60,00 м твердые алевритисто-глинистые с прослоями известковисто-алевритовых песков.

Уровень грунтовых вод находится на высоте 0,70 метра от поверхности земли.

3. Прогнозирование несущей способности сваи с использованием египетского кода

В ходе геотехнических исследований проводятся различные полевые и лабораторные испытания для оценки подземных условий и параметров конструкции сваи на проектной площадке.Нормы грузоподъемности сваи рассчитываются с использованием положений Египетского кодекса (2005 г.) [7]. Диаметр сваи принят 900 мм, длина сваи — 50 м. В таблицах 1-3 приведены характеристики грунта, а также расчетное сопротивление свае (трение вала и концевой подшипник). На рисунке 3 показана расчетная предельная вместимость сваи. Исходя из данных рисунка, максимальная несущая способность сваи Q _ult получается равной 4622,81 кН / м ². Применяя коэффициент запаса прочности, Ф.С. из 2, допустимая проектная несущая способность сваи Q _{у всех} составляет 2311,41 кН / м ². Допустимая несущая способность сваи, принятая для расчета, принята равной 2300 кН / м ².

4. Испытания на свайную нагрузку

Три испытания на свайную нагрузку выполняются на буронабивных сваях диаметром 900 мм и длиной 50 м. Одна из свай — это испытание нерабочих свай №1, а две — испытания рабочих свай №2 и №3. Испытание нерабочей сваи №1 нагружается до удвоенной рабочей нагрузки 230 тонн, в то время как рабочие сваи для испытаний №2 и №3 нагружаются до 1.5-кратная рабочая нагрузка.

Рисунок 2. Почвенный профиль исследуемого участка.

Таблица 1. Расчетное поверхностное трение, используемое при проектировании сваи в соответствии с Египетскими правилами [7].

Таблица 2. Расчетное сопротивление торцевому подшипнику, которое необходимо использовать при проектировании в соответствии с Египетскими нормами [7].

Таблица 3. Общая нагрузка на сваи, которая должна использоваться при проектировании в соответствии с Египетскими правилами [7].

Рисунок 3.Показывает взаимосвязь между расчетной пропускной способностью и осадкой для буронабивной сваи согласно Египетским кодексам.

4.1. Система противодействия

Система противодействия испытательным сваям была обеспечена испытательной головкой, удерживаемой двенадцатью грунтовыми анкерами, распределенными вокруг сваи, как показано в испытательной установке на Рисунке 4.

4.2. Нагрузка сваи

Нагрузка была приложена с помощью трех гидравлических домкратов, установленных между головкой сваи и закрепленной испытательной головкой, как показано на рисунках 4 и 5.Приращение циклов нагружения принято для испытательных свай в соответствии с египетскими нормами.

4.3. Тестовые измерения

1) Измерение нагрузки Нагрузка измерялась откалиброванными датчиками веса с цифровым считывающим устройством. Датчики нагрузки были установлены на сферических опорных пластинах, размещенных над гидравлическими домкратами. Также приложенная нагрузка проверялась путем регистрации приложенного гидравлического давления манометром, установленным на насосной установке.

2) Измерение осадки головы сваи. Осадка головки сваи измеряется с помощью трех индикаторов часового типа с точностью 0.01 мм.

4.4. Результаты испытаний

1) Общее наблюдение во время испытаний а) Осадка сваи не достигла 10% от номинального диаметра.

b) Испытательные сваи не показали никаких признаков геотехнического разрушения. Это означает, что испытательные сваи не продолжали оседать или опускаться без увеличения приложенной нагрузки.

c) Ни одна из секций испытательных свай не разрушилась конструктивно.

Зависимость нагрузки от осадки для испытаний сваи под нагрузкой показана на рисунке 6.

d) Осадка напора записана в таблице 4.Отмечено, что никаких признаков погружения не обнаружено.

5. Предел прочности свай

Предел прочности свай определяется по результатам нагрузочных испытаний с использованием различных подходов.

5.1. Метод касательной-касательной

Применяя метод касательной-касательной, строится график между нагрузкой, деленной на площадь поперечного сечения сваи, и осадкой в полулогарифмическом масштабе, как показано на рисунке 7 для испытания нагрузки на рабочую сваю №2 [7].

5.2. Метод Хансена (1963)

Применяя метод Хансена, квадратный корень из каждого значения осадки из данных полевых испытаний под нагрузкой, деленный на соответствующее значение нагрузки, наносится на график относительно осадки, как показано на Рисунке 8 для испытания нагрузки на рабочую сваю № 3.Расчет предельной нагрузки по методу Хансена дается по формуле [10]:

(1)

где:

Q _u = предельная грузоподъемность.

C ₁ = наклон наиболее подходящей прямой.

C ₂ = точка пересечения прямой линии по оси Y.

5.3. Метод Чина (1970)

Применяя метод Чина, строится график между осадкой, деленной на соответствующую нагрузку, и осадкой, как показано на Рисунке 9 для нерабочей испытательной сваи № 1.Обратный наклон прямой дает предельную нагрузку, предложенную Чином [11].

Рис. 6. Зависимость нагрузки от осадки для испытания нагрузки на нерабочую сваю №1.

Рис. 7. Пределы несущей способности сваи по касательной-касательному методу для испытания рабочей нагрузки сваи №2.

Рисунок 8. Пределы несущей способности сваи по методу Хансена для испытания рабочей нагрузки сваи №3.

Рисунок 9. Предел прочности сваи по методу Чина для нерабочей испытательной сваи №1.

5.4. Ахмад и Пайс (1997)

Ахмад и Пайс (1997) предложили коэффициент уменьшения к экстраполированному Чину значению предельной мощности. На графике зависимости осадки / нагрузки от осадки было замечено, что обычно через эти точки можно провести две прямые линии. Как показано на рисунке 10 для неработающей испытательной сваи № 1, отношение осадки ΔS (осадки между точкой пересечения двух прямых линий и той, которая соответствует окончательной испытательной нагрузке) к S (общая осадка) принимается как уменьшение коэффициент (RF) для этого набора тестовых данных [12].Однако коэффициент уменьшения (RF) определяется следующим образом:

(2)

где:

RF = коэффициент уменьшения.

Q _mod = Модифицированное значение предельной способности подбородка.

Q _ch = значение максимальной мощности подбородка.

5.5. Экстраполяция Декура (1999)

Применение экстраполяции Декура путем деления каждой нагрузки на ее соответствующую осадку и построения графика зависимости полученных значений от приложенной нагрузки. Линейная регрессия по очевидной линии (последние три точки) определяет линию.Decourt определил предельную нагрузку как пересечение этой линии с осью нагрузки, как показано на рисунках 11, для рабочей испытательной сваи №3 [13].

6. Предлагаемый метод определения предельной несущей способности сваи на основе испытания под нагрузкой

Поведение сваи в зависимости от нагрузки от осадки экстраполируется с использованием эмпирического метода. Оценка предельной нагрузки состоит из двух этапов, как показано ниже:

1) Построение кривой оседания нагрузки на основе данных полевых испытаний под нагрузкой, как показано на рисунках 12-14.

2) Предельная несущая способность сваи определяется эмпирической формулой:

(3)

где:

Q _u = предельная грузоподъемность (кН).

м = наклон прямой линии тренда.

y = y-точка пересечения прямой линии (как значение без знака).

7. Сравнение различных методов определения предельной несущей способности сваи

Расчет предельной несущей способности свай и соответствующих коэффициентов безопасности с использованием вышеупомянутых методов обобщен в таблице 5.

Пределы нагрузки, полученные различными методами Результаты испытаний свайной нагрузки показаны на Рисунке 15.

8. Нагрузка на концевой подшипник и трение по валу

Из таблицы 6 были взяты значения предельной несущей способности сваи для оценки процента трения и концевой несущей способности из рисунка 3. На основании вышеприведенных выводов было установлено, что что процент нагрузки, переносимой трением вдоль вала сваи и концевого подшипника, показан в следующей таблице 6.

Рис. 10. Предельная несущая способность сваи по методу Ахмада и Писе для нерабочей испытательной сваи №1.

Рис. 11. Предельная вместимость сваи по методу экстраполяции Декура для рабочей испытательной сваи №3.

Рисунок 12. Предел прочности сваи предложенным методом для нерабочей испытательной сваи №1.

9. Выводы

На основании программы испытаний и проведенного сопоставимого исследования были сделаны следующие выводы:

1) Процент нагрузки трения, воспринимаемой валом, составляет примерно от 85% до 90%, а процент нагрузки, воспринимаемой валом, составляет примерно 85–90%. концевой подшипник составляет от 15% до 10%.

2) Метод Хансена (1963) дает более высокие значения предельной несущей способности сваи, чем другие методы.

3) Представлен новый метод расчета предельной прочности сваи при испытании на нагрузку.

4) Предлагаемый метод определения предельной прочности фрикционных свай дает результаты, которые хорошо согласуются с аналитическими прогнозами.

5) Предлагаемый метод удобен в применении, проще, быстрее, надежнее, не дает максимальных или минимальных чисел по сравнению с некоторыми другими.

Рисунок 13. Сваи предельной грузоподъемности с использованием предлагаемого способа отработки испытательной сваи №2.

Рис. 14. Свая предельной грузоподъемности с использованием предлагаемого способа отработки испытательной сваи №3.

Таблица 5. Предел прочности и запас прочности (F.S.) сваи при использовании различных методов.

Рисунок 15. Сравнение предельных нагрузок на сваи разными методами.

Таблица 6. Процент предельной нагрузки, воспринимаемой концевым подшипником и трением.

10. Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить Fetih Construction Company и Pauer-Egypt Company за их ценную помощь.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

У. А. Мирза, «Трение обшивки сваи в глинах», Международный журнал морской и полярной инженерии, Vol. 7, No. 1, 1997, pp. 538-540.
Д. М. Девайкар и М. Дж. Паллави, «Анализ данных испытаний на свайную нагрузку», Журнал Геотехнического общества Юго-Восточной Азии, Vol. 6, No. 4, 2000, стр.27-39.
Ф. И. Набиль, «Испытания осевой нагрузки на буронабивные сваи и группы свай в цементированных песках», Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, Vol. 127, No. 9, 2001, pp. 766-733. DOI: 10.1061 / (ASCE) 1090-0241 (2001) 127: 9 (766)
Г. Е. Абдельрахман, Э. М. Шаарави и К. С. Абузаид, «Интерпретация результатов испытаний на осевую нагрузку на шнековые сваи непрерывного действия», Новые технологии в строительстве , Материалы 9-й Арабской конференции по проектированию конструкций, Абу-Даби, 29 ноября — 1 декабря 2003 г., стр.791-802.
М. Венерт и П. А. Вермеер, «Численный анализ нагрузочных испытаний на буронабивных сваях», Труды девятого международного симпозиума по «Численным моделям в геомеханике», Оттава, 25-27 августа 2004 г., стр. 1-6.
А.М. Радван, А.Х. Абдель-Рахман, М. Раби и М.Ф. Авад-Аллах, «Новый предлагаемый подход к проектированию буронабивных свай большого диаметра на основе анализа методом конечных элементов», Двенадцатый международный коллоквиум по строительной и геотехнической инженерии (12-й ICSGE) 10-12 декабря 2007 г., Каир, стр.340-357.
Египетский кодекс, «Механика грунта и фундамент», Организация, Каир, 2005.
А. Акбар, С. Хилджи, С.Б. Хан, М.С. Куреши и М. Саттар, «Трение вала буронабивной сваи в твердой глине», Пакистан Журнал инженерии и прикладных наук, Vol. 3, 2008, с. 54-60.
Х. Х. Аль-Джайрри, «Точное уравнение вероятности для сваи трения в глине», Иракский журнал гражданского строительства, Vol. 6, № 1, 2009, с. 791-802.

XVRN.RU

Несущая способность сваи по грунту калькулятор: правила определения, размещение свай и калькулятор

Несущая способность сваи по грунту калькулятор: правила определения, размещение свай и калькулятор

правила определения, размещение свай и калькулятор

Виды

Проектирование свайного фундамента

Расчет ростверка

Алгоритм расчета свайного фундамента

Расчет несущей способности по грунту

Расчет сваи-стойки, опирающейся на несжимаемое основание

Заключение

Несущая способность сваи по грунту в Excel V1.05 (все автоматизировано)

онлайн калькулятор, какое количество свай нужно, необходимая несущая способностьи подробный монтаж

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Как найти нагрузку на основание

От каких факторов зависит шаг?

Пример вычисления необходимого количества опор

Пример расчета буронабивной основы

Основные схемы размещения

Как правильно рассчитать шаг

Оптимальное расстояние

Пример нахождения размеров ростверка

Полезное видео

Заключение

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Цены на винтовые сваи

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Как произвести расчет свайного фундамента при помощи онлайн-калькулятора + вычисление количества свай и несущей способности

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Как найти нагрузку на основание

От каких факторов зависит шаг?

Пример вычисления необходимого количества опор

Пример расчета буронабивной основы

Основные схемы размещения

Как правильно рассчитать шаг

Оптимальное расстояние

Пример нахождения размеров ростверка

Полезное видео

Заключение

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Цены на винтовые сваи

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай – надежность конструкции

Расчеты несущей способности винтовых свай 89мм, 108мм, 133мм: таблицы нагрузок

Нагрузки на винтовые сваи

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

Пример расчета допустимой нагрузки на сваю

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

Виды фундаментов с ростверком

Что собой представляют винтовые сваи

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Примеры расчётов

Пример один

Пример два

Пример три

Итоги

Калькулятор расчета несущей способности буронабивных свай — MOREREMONTA

Информация по назначению калькулятора

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Как найти нагрузку на основание

От каких факторов зависит шаг?

Пример вычисления необходимого количества опор

Пример расчета буронабивной основы

Основные схемы размещения

Как правильно рассчитать шаг

Оптимальное расстояние

Пример нахождения размеров ростверка

Полезное видео

Заключение

Пример расчета

Условия расчета

Расчет сопротивление грунта основания

Вместимость сваи — обзор

Время влияет на изменения осевой нагрузки в глинистом грунте

Грузоподъемность свай | Программное обеспечение SkyCiv Cloud для структурного анализа

Как рассчитать предельную несущую способность одиночной сваи

Грузоподъемность