Допускаемая нагрузка на сваю

Обновлено: 10.01.2025

На какую назгрузку испытывать контрольные сваи?

Спасибо за ответ. Я это все читал, поэтому и дважды описал свою ситуацию.
СП 24.13330.2011 п. 8.14 написано "как правило, должны предусматриваться контрольные статические испытания свай." Правильно я понял, что это некое послабление и в принципе я не обязан?

6 штук на основании п. 7.3.4 этот пункт касается "определения несущей способности свай статическими испытаниями свай"
Я же определил несущую способность свай иным методом : "по данным стат зодирования". Т.е. я ее уже определил ! обязан ли я ее подтверждать контрольными ?

Ленинградская обл. Я думаю по вопросу количества свай Вам необходимо обратиться к ГОСТ 5686-2012 приложения А.1, А.2 и А.3
Так же рекомендую ознакомиться с ТСН 50-302-2004 раздел 20 но это для Санкт-Петербурга Malinsky, если уверены, то можно не испытывать, заказчик Вам будет благодарен за сэкономленные деньги.
Но как можно быть увереным, геологию ведь не Вы делали, может, она нарисована. всякое бывает.

Malinsky
На самом деле в этом вопросе согласно нормам слишком много условностей и определяющих факторов:
1) Конструкции свай.
2) Виды грунтов.
3) Полнота данных инженерно-геологических исследований.
4) Геотехническая категория грунта.
5) Уникальность здания и видов свай. (КС3 или сваи более 40м).
и др.
В случае со сваями важен не сколько вопрос проведения контрольных испытаний, а сколько вопрос правильно ли вы выбрали метод (или совокупность методов) для определения несущей способности сваи в конкретно ваших условиях.
Из СП 24.13330.2011:
Это по поводу определения несущей способности сваи:
7.1.6 Расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и грунтов.
Расчетные значения характеристик материалов свай и свайных ростверков следует принимать в соответствии с требованиями СП 63.13330, СП 16.13330, СП 64.13330, СП 35.13330 и СП 40.13330.
Расчетные значения характеристик грунтов следует определять в соответствии с ГОСТ 20522, расчетные значения коэффициентов постели грунта сz, окружающего сваю, следует принимать в соответствии с приложением В.
Расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваи R и на боковой поверхности сваи fi следует определять по указаниям подраздела 7.2 или путем расчета с использованием численного моделирования.
При наличии результатов полевых исследований, проведенных в соответствии с требованиями подраздела 7.3, несущую способность грунта основания свай следует определять с учетом данных статического зондирования грунтов, испытаний грунтов эталонными сваями или по данным динамических испытаний свай. В случае проведения испытаний свай статической нагрузкой несущую способность грунта основания сваи следует принимать по результатам этих испытаний, учитывая рекомендации подраздела 7.3. При применении комбинированных свай их несущая способность должна определяться только на основании статических испытаний.
Для объектов, по которым не проводились испытания натурных свай статической нагрузкой, рекомендуется определять несущую способность грунта основания сваи несколькими из возможных способов, указанных в подразделах 7.2 и 7.3, учитывая при этом уровень ответственности сооружения.

Также об обязательности проведения испытаний говорят пункты:
7.2.1б, 7.2.3, Табл. 7.8 Примечания п.5, 7.3.14, 7.5.16, 9.12
Их также рекомендуется проводить в случаях описанных в:
п. 5.2. при ИГ изысканиях
п. 8. 14. . В проекте фундаментов из буровых и набивных свай, как правило, должны предусматриваться контрольные статические испытания свай.

Также информации много по обязательности проведения испытаний в ГОСТ 5686-2012 в Разделе 4.

Допускаемая нагрузка на сваю

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет

ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.

Опечатки внесены изготовителем базы данных

Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019

Введение

Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.

Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.

Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.

Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).

Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.

2 Нормативные ссылки

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия

ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"

СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"

СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)

СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)

СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)

СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"

СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

3 Термины и определения

Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.

Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.

4 Общие положения

4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;

г) действующих на фундаменты нагрузок;

д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;

е) экологических требований;

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;

Сколько составляет допустимая нагрузка на винтовые сваи?

Выбирая тип винтовых свай, учитывают их несущую способность, которая в свою очередь определяется диаметром стержня и площадью лепестковой подошвы.

Выбор элементов основания также зависит от прочности грунта под проектируемым сооружением.

О том, как взаимосвязаны эти элементы, можно узнать из настоящей статьи.

Определяющий критерий при выборе

Свайно-винтовой фундамент, как правило, используют при строительстве легковесных и малоэтажных сооружений. Такие опоры различаются между собой размерами и конфигурацией винтовой части.

Чтобы рассчитать несущую способность основания, нужно грамотно выбрать модель свай для строительства (обращают внимание на диаметр трубы и площадь лепестковой подошвы), а также количество конструктивных элементов.

Показатель несущей способности отражает, какой допустимый вес может выдержать каждая опора без потери функциональных качеств, учитывая возможные деформации грунта. Поэтому перед тем, как покупать сваи, нужно знать расчетное сопротивление почвы (определяется в результате геологических изысканий участка).

Виды опор и параметры допустимой тяжести

На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.

Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:

S_п = 3,14 х R 2 , где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.

В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.

Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:

Диаметр ствола, мм	Длина сваи, м	Диаметр винта, мм	Толщина стенки, мм	Несущая способность одной сваи, т	Назначение фундамента
54, 76	1,5–4	150–200	2–3	0,8–2,5	опоры для ограждений, беседок, террас
54–89	2–3	150–200	2–3	2,5–4	опорные стенки для борьбы с оползанием грунта
89–108	1,5–4	200–250	3–4	2–7	для уселения проблемных фундаментов
89–108	2–4	200–250	3–4	4–7	для усилия причалов
89–114	2–4	200–300	3–5	4–8	в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек
108–168	2–4	200–300	3,5–3	5–9	в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком

Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.

Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.

На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.

Определение прочностных характеристик грунта

Расчет допустимой нагрузки без точных данных о сопротивлении грунта будет недостоверным. При этом застройщик должен помнить, что на одном участке в пределах небольшой площади может быть несколько типов почвы.

Поэтому перед строительством сооружений I и II степени ответственности, в том числе жилых домов, необходимо заказать геологические изыскания застраиваемой площадки.

Альтернатива процедуры – самостоятельный анализ почвы. Для этого бурят в земле несколько шурфов, чтобы взять образцы для анализа.

Затем визуально или экспериментальным путем для каждого образца определяют тип почвы и выбирают из справочной литературы расчетное сопротивление грунта. Нормативный документ СП 22.13330.2016 содержит такие данные. Таблица ниже отражает значение искомых параметров для наиболее популярных грунтов в российских регионах:

Тип почвы	Расчетное сопротивление, кг/см 2
Пылеватые породы	2
Рыхлая почва с большим содержанием песка и глины	3,5
Песок мелкой фракции, гравий с глинистыми включениями	4
Галька с некоторым содержанием глины	4,5
Песок средней фракции	5
Глина, песок крупной фракции	6

Расчет допустимой тяжести

Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.

Формула для расчета:

N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см 2 );
S_п – площадь подошвы лепестка (см 2 );
R_o – сопротивление грунта (кг/см 2 );
y_k – коэффициент надежности.

Коэффициент y_k зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также достоверности результатов геологических изысканий участка:

y_k = 1,7, если количество свай меньше 5;
y_k = 1,4, если использовано до 20 опорных элементов;
y_k = 1,2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.

Например:

участок строится на глинистом участке (R_o = 6 кг/см 2 ) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:

При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений R_o принимают y_k = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:

N = (706 х 6)/1,7 = 2491 кг или 2,5 т.

Последствия неправильных рассчетов

Параметры опоры указаны в технической документации, а сопротивление почвы определяется опытным путем и здесь возможны ошибки.

При расчете максимальной нагрузки учитывают коэффициент надежности, чтобы нивелировать недостоверность выбранного сопротивления грунта.

В противном случае значение предельной нагрузки на фундамент будет неточным и застройщик может неправильно выбрать количество свай и шаг между ними.

Когда максимально допустимая нагрузка фундамента значительно превышает реальную массу проектируемой конструкции, то это приводит перерасходу финансовых и трудовых ресурсов. В противном случае основание получается ненадежным, что увеличивает риск крена сооружения, появления трещин в стенах, а также преждевременного износа фундамента.

Заключение

Один из ключевых этапов проектирования свайно-винтового основания – расчет допустимой тяжести на опоры.

Этот параметр зависит от размеров винтовой сваи, а также сопротивления грунта на участке. Зная, какой вес может выдержать один опорный элемент в заданных условиях, можно точно рассчитать требуемое количество стержней и выбрать шаг между ними.

Расчет несущей способности сваи по грунту

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.

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».

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.

Количество свай в ростверке находят по формуле:

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.

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:

Формула для расчета сваи-стойки:

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.

Винтовые сваи в малоэтажном строительстве. Расчет нагрузки и пример проектирования фундамента

История применения винтовых свай в строительстве насчитывает около 17О лет. Сваи диаметром лопастей до 1,5 м и более, способные передавать на грунты большие нагрузки, применялись под опорами некоторых мостов, в опорах для морских причалов, под маяками и в некоторых других сооружениях. Для завинчивания таких свай требовались мощные механизмы - кабестаны.

Следует отметить, что типоразмеры современных свай смещаются в сторону меньших диаметров. Когда-то диаметр сваи составлял 200 мм и 300 мм, а сейчас редко превышает 114 мм. Все чаще используются сваи небольшого и совсем маленького диаметра - 88 мм, 66 мм, 57 мм и менее.

У винтовых свай есть несомненные достоинства: простота установки, экономичность, возможность выполнять работу в ограниченном пространстве. Насколько надёжны и долговечны винтовые сваи? Споры об этом ведутся и будут вестись, пока построенные на винтовых фундаментах сооружения не простоят обещанные 100 лет. Пока не было случая убедиться, что фундамент дома на винтовых сваях служит сто дет, просто потому, что опыт их использования в малоэтажном строительстве не столь велик. К тому же при строительстве дома винтовые сваи, после их завинчивания в грунт, заполняются бетоном, и это увеличивает их прочность.

Много вопросов вызывает возможная коррозия металла. Винтовые сваи выполняют из стали, покрывают их специальным двухкомпонентным антикоррозийным составом, что даже при длительном контакте металла с влажной почвой исключает коррозию. Поэтому, сооружения на винтовых сваях возводятся, а те, что уже построены, благополучно эксплуатируются, и сфера применения винтовых свай расширяется.

К недостаткам винтовых свай следует отнести:

большой расход стали и высокую стоимость изготовления;
при завинчивании защитное покрытие может стираться с винтовой части, отсюда уменьшение срока службы таких свай;
низкая пространственная жесткость цокольной части под сооружением при отсутствии ее заполнения требует постановки дополнительных связей;

В последнее время винтовые сваи малого диаметра предлагаются в качестве фундаментов в загородном строительстве под дачи, усадебные дома, коттеджи, а также вспомогательные постройки: хозблоки, бани, гаражи. При этом все же подходят они больше под деревянные дома.

Цоколи под домом устраиваются в упрощенном виде. На сваи,
выступающие над грунтом, надевают наголовники и по ним
устраивают ростверк из швеллеров или двутавров. Цокольное
пространство оставляют открытыми или закрывают по периметру
дома плоскими асбоцементными панелями либо сайдингом.

Утверждается, что винтовые сваи малого диаметра благодаря особым свойствам наконечника уплотнять грунт обладают большой несущей способностью на сжимающие нагрузки - до 7 т. Они могут быть применены в любых грунтах кроме скальных. Особенно целесообразно их применение в слабых грунтах. Под малоэтажные дома рекомендуются сваи с диаметром ствола - 108 мм, диаметром винтовой части 300 мм и с глубиной погружения 1,5 - 19 м.

Определение допустимой нагрузки на винтовую сваю

Для применения под домом принята рекомендуемая свая с диаметром ствола 108 мм и диаметром винтовой части 300 мм. Глубина завинчивания принята из следующих соображений. Нормативная глубина промерзания по Московской области составляет 1,4 м, расчетная глубина промерзания под неотапливаемым зимой домом 1,6 м. Винтовая уширенная часть сваи длиной 0,3 м должна располагаться ниже расчетной глубины промерзания. Поэтому глубина завинчивания сваи принята равной 1,9 м. При такой глубине завинчивания в пучинистых грунтах
и действии касательных сил пучения свая устойчива.

Несущая способность винтовой сваи определена в наиболее часто встречающихся грунтах - суглинках, имеющих консистенцию от полутвердой до мягко-пластичной. Расчеты выполнены при следующих усредненных значениях характеристик грунтов:

суглинок полутвердый Jl = 0,2, угол внутреннего трения - 24°, удельное сцепление - 3,1 тс/м2;
суглинок тугопластичный Jl = 0,4, угол внутреннего трения - 21°, удельное сцепление - 2,8 тс/м2;
суглинок мягкопластичный Jl = 0,6, угол внутреннего трения - 16°, удельное сцепление - 1,6 тс/м2.

Суглинок в текучепластичном состоянии (Jl > 0,75) не рассматривается, так как Строительные Нормы запрещают использование таких грунтов в качестве основания при непосредственном опирании на них фундаментов. Необходимо завинчивать сваи ниже таких грунтов, часто на большую глубину. Применение винтовых свай под легкими домами может оказаться нецелесообразным, так как для таких случаев есть другие, более экономичные решения.

Расчет несущей способности винтовых свай выполнен по формуле (15) раздела «Винтовые сваи» СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» с учетом дополнений раздела «Особенности проектирования свайных фундаментов малоэтажных сельских зданий».

В соответствии с указаниями того же СНиП (п.3.10.) расчетная нагрузка N, допустимая на одиночную сваю в составе фундамента определяется по формуле:

где F - несущая способность винтовой сваи; Уk - коэффициент надежности, принимается равным 1,4, если несущая способность сваи определена расчетом по формуле (15).

Коэффициент надежности может быть меньшим - 1,2, если несущая способность определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой. В нашем случае меньший коэффициент не применим. Результаты расчетов представлены в следующей таблице:

Как следует из расчетов, обещанного чуда с винтовыми сваями не наблюдается. Если в полутвердых грунтах допустимая нагрузка на винтовую сваю соответствует декларируемой величине, то в тугопластичных грунтах она в 1,8 раза меньше, а в мягкопластичных меньше в 3,5 раза.

Для оценки полученных результатов выполнен также расчет буровой железобетонной цилиндрической опоры диаметром 0,3 м, заглубленной на 1,9 м в те же грунты. Получено, что в полутвердых грунтах допустимая нагрузка на буровую сваю меньше, чем на винтовую, в 1,4 раза, в тугопластичных грунтах допустимые нагрузки - одного порядка, а в мягкопластичных грунтах допустимая нагрузка на буровую сваю в 1,5 раза больше.

Вывод из полученных результатов: несущая способность отдельной сваи и фундамента в целом существенно зависит от физико-механических характеристик грунтов. Поэтому без инженерно-геологических изысканий не обойтись. Результаты могут быть плачевными.

Указания по расчету свайных фундаментов

Расчет сван по прочности материала

При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в фунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии l₁ определяемом по формуле:

Определение несущей способности сваи по материалу
Определить несущую способность буронабивной сваи диаметром d = 0,2 м по материалу. Свая выполняется в глинистом грунте без крепления стенок и отсутствии грунтовых вод. Материал сваи: бетон В20. Свая армирована 4 стержнями d12 A400.
Решение:
Площадь сечения сваи нетто:
A_b = πd 2 /4 = 3,14 * 0,22 2 /4 = 0,0314 м 2 .
Площадь сечения 4d12 A400: A_g = 452 мм 2 = 452 * 10 -6 м 2 .
Расчетное сопротивление бетона сжатию: R_b = 11,5 МПа.
Расчетное сопротивление арматуры А400 сжатию:
R_gc = 355 МПа.
Коэффициент условии работы бетона: ϒ_b3 = 0,85.
Коэффициент, учитывающий влияние способа производства свайных работ: ϒ_cb = 1,0.
Расчетная нагрузка, допускаемая на .железобетонную сваю но материалу:

N = 0,85* 1,0 * 11,5 * 0,0314 + 355 * 452 * 10 -6 = 0,467 МПа = 467 кН.

Расчет свай по несущей способности грунта

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:

При расчете свай всех видов как на вдавливающие, так и на выдергивающие нагрузки продольное усилие, возникающее в свае от расчетной нагрузки N, следует определять с учетом собственного веса сваи, принимаемого с коэффициентом надежности ио нагрузке, увеличивающим расчетное усилие.
Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20 % (кроме фундаментов опор линий электропередачи).
Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра, льда и навала судов, воспринимаемых наиболее нагруженной сваей, расчетную нагрузку допускается повышать на 10 % при четырех сваях в ряду и на 20 % при восьми сваях и более При промежуточном числе свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией.
Расчетную нагрузку на сваю N, кН. следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле:

Рис. 1. Схема для определении нагрузки на сваю

Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, допускается принимать равномерно распределенной между всеми сваями.
Сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми грунтами.

Пример 2.

Определение нагрузок на сваи во внецентренно-нагруженном фундаменте

Необходимо определить нагрузки, приходящиеся на сваи (см. рис.2). Количество свай в фундаменте n = 6. Нагрузки, действующие на фундамент:

Читайте также: