Тонкости расчета свайно-ленточного фундамента и формулы для вычисления
На этапе проектирования свайно-ленточного основания необходимо подобрать и рассчитать конструкционные особенности силовых элементов.
Несмотря на сложность методики и необходимость соблюдения нормативных требований. Некоторые собственники с целью экономии не обращаются в специализированные компании, а сами берутся за инженерные расчеты.
Разберем в статье подробно нюансы расчета, формулы для вычисления и какими сервисами можно воспользоваться для получения точных значений.
Содержание
Исходные данные
Перед проектированием любого типа фундамента необходимо провести геологические изыскания почвы на участке.
Сведения, которые понадобятся при вычислении параметров основания:
- тип грунта;
- физико-механические свойства почвы;
- наличие слоев в грунте, склонных к плывучести, карманов выветривания;
- глубина сезонного промерзания;
- уровень грунтовых вод;
- возможность размыва пластов около фундамента и т.д.
Результаты исследования позволят судить о несущей способности участка и, как следствие, подобрать количество опорных элементов, а также опорную площадь фундамента.
На значение параметров также оказывают влияние суммарные нагрузки в результате давления проектного сооружения на грунт. При этом учитывают вес стен, перекрытий, кровли, а также полезную и снеговую нагрузку.
Требования к проведению вычислений изложены в нормативной документации для строительства свайно-ростверковых оснований:
Сколько необходимо свай?
Глубина свай определяется, исходя из расположения в грунте твердого несущего пласта, а также линии сезонного промерзания почвы. Если тока промерзания грунта находится на глубине не больше 2,5 м, то ее значение (определяют по формуле:
d_fn=d_0 √(M_t ), где:
- M_t – сумма среднемесячных отрицательных температур за всю зиму;
- d_0 – коэффициент учитывающий тип грунт на участке.
Тип почвы | Значение |
Глина, суглинок | 0,23 |
Супесь, мелкий и пылеватый песок | 0,28 |
Песок гравелистый, средней и большой крупности | 0,30 |
Крупнообломочная порода | 0,34 |
Чтобы исключить действие сил морозного пучения на фундамент, сваю заглубляют ниже точки промерзания на 30 см.
Ленточный ростверк может лежать на земле, быть заглубленным или нависать над участком.
В последнем случае высота сваи зависит от таких факторов:
- количества осадков;
- уровня снега;
- глубины подземных источников;
- вероятности подтопления;
- температурного режима в помещении.
Минимально возможная высота цоколя – 20 см при условии, что сооружение проектируется на плотных грунтах. В противном случае выбирают высоту в диапазоне 35–45 см, проверяя несущую конструкцию на уровень несущей способности относительно возможным деформациям.
Для этого рассчитывают величину деформации F по формуле:
F=a×R_bt×u×h, где:
- a – коэффициент, который зависит от качества бетона (выбирается от 1 до 0,8 в зависимости от тяжести и зернистости);
- Rbt – класс бетона по прочности;
- u – периметр опорной конструкции;
- h – высота сваи.
Если полученное значение больше проектных нагрузок на грунт, то высота опорных элементов подобрана корректно. В противном случае необходимо пересмотреть значение параметра.
Описание расчета деформации свайно-винтового основания на продавливание приведено в СНиП 2.02.03-85.
Как правило, средний шаг между опорами в таком основании равен 1,5 – 2,5 м. Силовые элементы располагают по углам конструкции и под точками пересечения несущих стен, где преобладают проектные нагрузки.
Количество опор определяется, исходя из суммарного веса сооружения и несущей способности одной сваи. Уменьшая шаг между силовыми элементами, можно при необходимости увеличить допустимую нагрузку фундамента.
Как рассчитать количество ленты?
При строительстве шлакоблочных и кирпичных домов ширину ленты выбирают в диапазоне от 40 до 60 см. При этом высота ростверка не должна быть меньше 45 см с учетом того, что 10 см отведено на погружение сваи в ленту.
Инженерные вычисления для определения параметров ростверка основаны на расчете устойчивости конструкции к различным деформациям, возникающим в процессе монтажа и эксплуатации. Таким образом, расчет ростверка согласно принципам, описанным в СНиП, – трудоемкая и кропотливая работа, которую стоит доверить профессионалам.
Для частного домостроения можно воспользоваться упрощенной формулой:
B = M / (L x R), где
- B – минимально возможная ширина ростверка (принимается на 20 см больше толщины опор и при этом не должна быть меньше ширины несущих стен);
- М – суммарные нагрузки проектного сооружения (без веса фундамента);
- L – периметр ростверка;
- R – допустимая нагрузка на грунт у поверхности.
Вычисление осадки
Перед определением осадки необходимо сравнить напряжение под подошвой (р) с допустимой нагрузкой грунта (R). Если выполняется условие, то можно воспользоваться линейной моделью и считать осадку методом послойного суммирования.
Вычисляют ординаты эпюр природного давления для первого слоя грунта:
Q_n=γ_n×h_n, где:
- γ_n — коэффициент, зависящий от типа грунта;
- h_n- высота слоя;
- n – порядковый номер слоя.
Значение коэффициента для различных типов грунта, кН/м3 | |
Слежавшаяся насыпь | 17 |
Слежавшаяся супесь | 21 |
Песок средней фракции | 18,9 |
Грунт перенасыщенный влагой | 10,25 |
Тугопластичный суглинок | 19,1 |
Следующем шагом находят значение параметра для каждого последующего слоя, прибавляя к основной формуле: Q_(n-1).
Расчет стабилизированной осадки проводят по формуле:
S=β/E ∑ (Q_n+Q_(n+1))/2 h_i, где :
- β – коэффициент, принимаемые исходя из заданных условий по нормативной документации;
- Е – модуль деформации грунтов (определяется по результатам изысканий).
Подробнее о расчетах расписано в документе СП 24.13330.2011, а также в методических указаниях по проектированию оснований для гражданских зданий, которые можно скачать по ссылке.
Вычисление с помощью программ
Исходя из вышеизложенного очевидно, что самостоятельно провести расчеты достаточно сложно.
На практике можно воспользоваться онлайн-ресурсами:
- Сервис для расчета размеров силовой конструкции, выбора характеристик арматуры, а также определения потребностей в расходуемом бетоне.
- Онлайн-калькулятор. Программа помогает выбрать количество и качество арматуры, узнать необходимый объем бетона. Для этого нужно ввести в соответствующие поля такие исходные параметры как: марка бетона, количество свай и т.д.
- Программа для расчета просадки основания методом послойного суммирования.
Заключение
Ввиду трудоемкости инженерных расчетов для свайно-ленточного основания под жилые сооружения целесообразно воспользоваться услугами профессионалов.
Только так можно гарантировать, что выбранные параметры обеспечат долговечность и надежность опорной конструкции. Проводить расчеты по упрощенным схемам рекомендуется только для хозяйственных построек и других сооружений III степени ответственности.