площадь поперечного сечения ствола сваи (3 видео)

Содержание

Площадь сечения сваи
Пример расчет свайного фундамента с ростверком пример в программе
Характерные преимущества и минусы установки забивных свай
Размеры опор
108-мм
133-мм
Виды расчетов
3.2. Определение несущей способности сваи.
Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения
Как не ошибиться при отсутствии опыта
С группой грунта
С количеством свай
Руководство по проектированию свайных фундаментов (стр. 5 )
🎬 Видео

Видео:Основы Сопромата. Геометрические характеристики поперечного сеченияСкачать

Площадь сечения сваи

Свая — это стержневой конструктивный элемент, погружаемый в грунт или образуемый в скважине для передачи нагрузки от сооружения грунту.

Сечение сваи — это изображение фигуры, образованной рассечением сваи плоскостью в поперечном или продольном направлении.

Формула для расчета площади поперечного сечения сваи:

S = π * d 2 / 4, где

d — диаметр сваи.

Формула для расчета площади продольного (осевого) сечения сваи:

d — диаметр сваи;
h — высота сваи.

Смотрите также статью о всех геометрических фигурах (линейных 1D, плоских 2D и объемных 3D).

Быстро выполнить эту математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета площади поперечного или продольного сечения сваи, если известны диаметр сваи и высота сваи. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать площадь сечения сваи (площадь осевого сечения сваи, площадь поперечного сваи, площадь продольного сечения сваи и площади основания сваи).

Видео:Вебинар "Моделирование и расчет свай в среде SCAD"Скачать

Пример расчет свайного фундамента с ростверком пример в программе

Видео:Расчет одиночной сваи на поперечное воздействие в midas CivilСкачать

Характерные преимущества и минусы установки забивных свай

Этот вид основания под строение имеет выгодные и неоспоримые отличия от других оснований по параметрам:Так выглядят забивные сваи круглой формы

не нужно проводить большой объем земляных работ, при этом прост в установке;
сваи для фундамента можно вбить в любой непрочный грунт, кроме сальных пород;
материал изготовления свай можно выбрать исходя из бюджета стройки, параметров здания и типа грунта;
хорошо удерживает большую массу строения, применяется при сооружении высотных зданий, с большим количеством этажей;
срок службы этого основания – 100 лет;
возможность увеличение прочности с помощью обустройства ленточного фундамента из свай;
свайный фундамент для кирпичного дома не боится перепадов температур, влагостойкий, негорючий и устойчивый к воздействиям окружающей среды;
легко перевозить и хранить сваи из ЖБ.

Но как у любого материала и способа обустройства оснований для дома, у этого типа фундамента есть ряд недостатков, о которых стоит рассказать:

Прежде всего, придется запланировать цокольный этаж и предусмотреть способы его обустройства.
Если на участке преобладают посадочные и склонные к разбуханию почвы, то свайно-забивной фундамент может оказаться недостаточно устойчивым.
Если же грунт на вашем участке такой, как описан выше, то не стоит отчаиваться, и покупать другую землю – из этой ситуации есть выход. Свайно-забивной фундамент можно укрепить, например, установить на опоры монолитную плиту, или обустроить свайно-ленточный фундамент.

Важно! Если принять решение об обустройстве ростверка, то между почвой и лентой должен, находится промежуток, который после монтажа отсыпается щебенкой мелкой фракции, или песком. Это делается для того, чтобы во время зимнего пучения почва не могла воздействовать на ленту ростверка.Схема с размерами устройства свайного основания с ростверком
Конечно, у этого вида оснований есть недостатки, но их мало и при этом их всегда можно обойти и найти способ их устранения.Есть еще один важный момент – перед покупкой материала, для изготовления свайно-забивного основания, нужно тщательно изучить документы, в которых должна содержаться информация о производителе свай, материале, примененном при их изготовлении, дата выработки, номер партии. Кроме этого, продавец должен предоставить вам сертификат соответствия на данную продукцию

Если документов нет, то стоит отказаться от покупки.
Внимательно осмотрите материал, поверхность свай должна быть ровной и гладкой без видимых повреждений и нежелательных вкраплений. Например, микротрещины можно обнаружить, если намочить одну из сторон.Чертёж с размерами устройства основания с использованием забивных свай
При высыхании на поверхности проступят потемневшие полоски – это говорит о том, сто материал ненадлежащего качества. Стоит так же рассмотреть виды свай, так как они могут быть изготовлены из разных материалов

Кроме этого, продавец должен предоставить вам сертификат соответствия на данную продукцию. Если документов нет, то стоит отказаться от покупки.
Внимательно осмотрите материал, поверхность свай должна быть ровной и гладкой без видимых повреждений и нежелательных вкраплений. Например, микротрещины можно обнаружить, если намочить одну из сторон.Чертёж с размерами устройства основания с использованием забивных свай
При высыхании на поверхности проступят потемневшие полоски – это говорит о том, сто материал ненадлежащего качества. Стоит так же рассмотреть виды свай, так как они могут быть изготовлены из разных материалов.

Видео:Определение центра тяжести сложных сечений. Фигуры из ГОСТ.Скачать

Размеры опор

Изготовление винтовых свай в заводских условиях регламентируется положениями ГОСТа, созданными на основании многочисленных лабораторных испытаний, расчётов и практических наблюдений. Прежде всего, нормативами определяются марки стали, допустимые для производства опор, их длина и диаметр. От этих параметров полностью зависят долговечность их эксплуатации и несущая способность.

Стандартными размерами винтовых свай, согласно ГОСТ, являются:

По длине они могут быть от 1,6 до 12 м.

Ключевым параметром для определения несущих способностей служат размеры винтовых свай, прежде всего, их диаметр. Длина же опоры может регулироваться путём обрезки непосредственно на строительном участке. Таким образом, диаметр сечения является основным параметром сваи, от которого отталкиваются при проектировании несущего фундамента для будущего здания. Зная несущую способность винтовых свай, архитектор-проектировщик сможет вычислить минимально допустимое сечение опоры и расстояние между ними.

Типы свайных опор

Принимаемая за среднюю величину несущая способность винтовых свай такого типа составляет 0,8 т. Подобные опоры широко используются для возведения деревянных, каркасных и прочих облегчённых малоэтажных строений на просадочных и пучинистых грунтах.

Также 57-мм сваи могут применяться при необходимости возвести постройку на участке, имеющем значительный уклон. Как правило, заглубление стоек подобного диаметра производится вручную при помощи рычага-сваекрута.

Винтовые сваи подобного диаметра могут выдерживать, при условии установки на прочном грунте, до полутора тонн внешних нагрузок. Область применения опор такого сечения – бревенчатые, брусовые или газобетонные строения в 1 – 2 этажа, возводимые на насыпных грунтах, болотистых почвах или на участках с высоким уровнем грунтовых вод. Процесс заглубления происходит, в зависимости от прочности грунта, либо вручную, либо с применением техники.

108-мм

Несущие способности 108-мм винтовых свай достигают 3 – 3,5 т. Благодаря этому они могут воспринимать гораздо большие нагрузки: на подобном фундаменте можно строить одноэтажные кирпичные или железобетонные строения, ангары с металлическими каркасами, складские помещения и т.д. Монтировать такие фундаментные конструкции без использования специализированной техники весьма затруднительно, особенно, если глубина опускания составляет 5-10 метров.

Винтовые стойки различного диаметра

133-мм

Данный тип свай обладает самой высокой несущей способностью, превышающей 6 т на одну опору. Они могут использоваться для возведения массивных особняков, коттеджей и загородных домов из кирпича, камня или монолитного железобетона. Заглубление опор, имеющих такой диаметр, на сколько-нибудь значительную глубину без спецтехники невозможно из-за большой массы сваи и увеличенной силы сопротивления грунта.

На видео показано, как можно самостоятельно с применением подручных материалов и инструментов сделать лёгкие винтовые сваи для забора. Впрочем, опоры подобной конструкции вполне подойдут и для строительства лёгких хозяйственных построек: бани, сарая и гаража.

С помощью винтовых свай можно создать недорогое и, главное, прочное и долговечное основание для малоэтажной постройки практически любого типа. Необходимо лишь правильно произвести вычисления общего веса будущего строения и в соответствии с этим правильно выбрать тип опоры.

Видео:7. ОиФ. Определение несущей способности сваиСкачать

Виды расчетов

СП 24.13330.2011 указывает, что расчет фундаментных оснований выполняется по критическим состояниям, разделяемым на две группы.

Процесс монтажа свай

По предельным состояниям первой группы высчитываются и устойчивость, и несущая способность, учитываются прочностные характеристики материалов. Вторая группа касается осадки свай под воздействием вертикально приложенных нагрузок, различным сдвигам основания в горизонтальной плоскости совместно с пластами грунта, образования трещин значительной глубины в теле конструкции оснований из железобетона.

Допустимую осадку подземного основания здания, согласно СНиП 2.02.03-85, необходимо рассчитывать по второй группе состояний.

Важнейший нюанс расчетов – обязательное принятие запаса надежности. Итоговое значение принимается по расчету по различным альтернативным вариантам и сопоставления полученных данных.

В СП 24.13330.2011 представлены требующиеся расчетные значения и постоянные, уточнены нагрузки на основание и их возможные сочетания.

Видео:ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ. Лекция 6. Определение несущей способности свай.Скачать

3.2. Определение несущей способности сваи.

Определение
несущей способности сваи по грунту.

Несущая способность F_d висячей буровой сваи по грунту определяется по
формуле

где – коэффициент условий
работы сваи;

= 1,0 – коэффициент
условий работы грунта под концом сваи, учитывающий способ её
погружения;

R = 2185 кПа – расчетное
сопротивление грунта под концом сваи, принимаемое по ;

A = p × 1,02 / 4 = 0,785 м2 –
площадь опирания сваи, принимаемая для буровых свай;

u = p × 1,0 = 3,14 м – наружный периметр поперечного сечения
сваи, м;

= 0,8 – коэффициент
условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий способ
погружения свай, принимается по ;

– расчетное
сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа,
принимаемое по ;

— толщина i-го
слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

3.3.Расчет
многорядного свайного фундамента по I группе предельных состояний методом
перемещений

Для удобства вычислений расчет ведём применительно к
одному ряду свай (такой прием возможен только при идентичном расположении свай
в каждом ряду).

Схема к расчету усилий в сваях приведена на рисунке.

Расчетные усилия, приходящиеся на расчетный ряд,
составляют:

Расчетная ширина сваи определяется по формуле:

—
К_ф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения
сваи, при круглом сечении К_ф = 0,9;

Расчетный модуль упругости бетона для В35:

;

Жесткость свай на изгиб и сжатие:

Определяем по формуле глубину,
в пределах которой учитывается действие отпора (пассивного давления) грунта:

В пределах h_k
= 5 м лежит глина ленточная зеленовато-серая. По
принимаем значение К = 5880 кН/м4.

Определяем по формуле значение коэффициента
деформации:

Подсчитываем приведенную глубину заложения сваи в
грунте

— длина
участка сваи в грунте;

Поскольку , значения определим по следующим формулам

кН/м;

предварительно вычислив длину изгиба свай по формуле:

– свободная длина свай, м;

–
коэффициент, принимаемый из определенных таблиц.

Далее находим длину сжатия свай , опирающуюся на грунты
твердой консистенции, и ее характеристику по формулам:

Определяем коэффициенты канонических уравнений и
другие величины, входящие в систему

Члены, учитывающие влияние сопротивления грунта, окружающего
плиту фундамента на коэффициенты канонических уравнений:

т.к. ростверк является
высоким.

Горизонтальное перемещение плиты: ;

Вертикальное перемещение плиты: ;

Поворот плиты: , где

;

Определяем усилия, действующие со стороны плиты
ростверка на голову каждой сваи в расчетном ряду по формулам:

;

Определяем продольные усилия

;

Определяем поперечные силы

По следующим формулам проводим проверку:

2) ;

3) .

1) –
проверка выполнена;

2) –
проверка выполнена;

3.4.Расчет
многорядного свайного фундамента по II группе предельных состояний методом
перемещений

Расчетом по II группе предельных состояний
определяют горизонтальное смещение верха опоры, осадку свайного фундамента и
сравнивают их расчетные значения с предельно допустимыми по нормам. Расчет
ведется на расчетные нагрузки, получаемые перемножением нормативных нагрузок
на коэффициент перегрузки γ_f_II = 1,0.

Горизонтальное смещение верха опоры высотой h, см, определяют из
формулы:

, где:

—
u и ψ – величины определенные выше;

—
δ_x
– горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации ее тела
(принимаем равным 0);

—
L_р –
длина наименьшего примыкающего к опоре пролета, но не менее 25 м.

Умножением на величину 1/ γ_f_I, где γ_f_I = 1,2,
осуществляется переход от величин u и ψ,
определенных в расчете по I группе предельных состояний, к величинам u
и ψ, участвующих в расчете по II группе
предельных состояний.

— проверка выполнена

Видео:6. Определение характеристик сечения ( практический курс по сопромату )Скачать

Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения

Условный расчет количества свай в фундаменте

Минимальное количество опор для фундаментов с низким ростверком можно посчитать по формуле:

Где k – коэффициент, составляет 1,4; N’_I − вертикальная нагрузка на фундамент со стороны здания; F_d – несущая способность опоры; Y _k – коэффициент надежности, составляет 1,4.

После расчета минимально необходимого количества опор можно начинать делать эскизный проект будущего основания. Расстояние между опорами принимают до 1,5 метра, их обязательно нужно устанавливать на углах пересечения несущих стен и в точках наиболее высокой нагрузки на грунт. Объем строительных материалов рассчитывается индивидуально, исходя из местных условий и характеристик опор.

Предварительное распределение свай по минимальной площади нижней кромки ростверка рассчитывается так:

Тут параметры a, b – это ширина и длина опоры, а с – ширина обреза, той части опоры, которая отрезается при выравнивании фундамента по горизонтальной плоскости.

В некоторых случаях целесообразно комбинировать сразу несколько видов свай или увеличивать объем подошвы за счет устройства свайного поля. Его рекомендуется устраивать в тех случаях, когда на единицу площади грунта оказывается значительная нагрузка со стороны здания. Как правило, такие поля монтируют в бетонные стаканы, объем необходимых строительных материалов рассчитывается отдельно, как и марка бетона. Также здесь настоятельно рекомендуется провести расчет допустимой нагрузки на строительные материалы.

Расчет осадки фундамента по второй группе выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения. Осадка определяется по диаметру и площади подошвы сваи, а также их количества и выбора допустимого материала при растяжении. При этом, если будут запроектированы висячие опоры, тогда деформацию не рассчитывают.

Видео:СЕЧЕНИЯ. СТРАШНЫЙ УРОК | Математика | TutorOnlineСкачать

Как не ошибиться при отсутствии опыта

С группой грунта

Свайный фундамент — удачный выбор для глинистых грунтов

Основой в расчете и определении целесообразности возведения свайного, как, впрочем, и любого другого основания, считается выявление вида грунта.

Грунты условно можно разделить на несколько групп:

Каменистый (скалистый) грунт сам по себе может представлять надежное основание для строительства дома, потому свайный фундамент на нем возводить нет никакого смысла;
На песчаных грунтах (также как и на «хрящеватых» — смеси песка, гравия, глины) также нет особой необходимости в установке свай — на них лучше всего устраивать мелкозаглубленные ленточные фундаменты, естественно, ниже глубины промерзания;

На суглинках и супесях, равномерно сложенных, вполне можно построить дом и на ленточном фундаменте;
Торфяники позволяют возводить лишь легкие строения на плитном основании. Посмотрите видео, как не ошибиться с типом фундамента.

С количеством свай

Чтобы пользоваться достаточно сложными вычислениями, описанными выше, разработаны простые правила подбора количества свай в соответствии с распределением опорных точек по периметру строения:

Под каркасно-щитовыми и деревянными домами интервал между сваями не должен превышать 3 м;
Для легкобетонных конструкций расстояние между заглубленными опорами следует принимать не более 2м.

Наиболее простым и понятным является следующий пример.

На листе бумаги в масштабе рисуется план дома. По углам и пересечениям стен намечаются точки, в которых сваи следует устанавливать прежде всего. Далее, применяются описанные чуть выше правила расстановки опор в зависимости от материала, из которого возводится постройка. Посмотрите видео, как рассчитать количество свай.

Из каких бы материалов ни строился бы дом, каких бы размеров и конструктивных особенностей он ни имел — расчет свайного основания в качестве несущей конструкции всего строения можно назвать главнейшим нюансом успешного строительства.

Видео:Расчёт одиночной сваи [ЭСПРИ и ручной расчёт по СП 24]Скачать

Руководство по проектированию свайных фундаментов (стр. 5 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Коэффициент условий работы в формуле [7(7)], как правило, принимается m = 1. Однако для специальных сооружений, проектирование которых согласно п. 1.1 настоящей главы СНиП, должно производиться с учетом дополнительных требований, вытекающих из специфических особенностей этих сооружений, коэффициент условий работы может приниматься отличным от единицы.

При сравнении полученных по формуле [7(7)] результатов с расчетной нагрузкой в соответствии с п. 4.3 расчетная нагрузка на сваю должна приниматься без учета ее собственного веса.

Пример 4. Требуется определить несущую способность железобетонной сваи с поперечным сечением 300 ´ 300 мм, длиной L = 7 м, забитой в грунт дизель-молотом ниже дна котлована глубиной lк = 1,4 м на глубину lс = 6,5 м.

Грунтовые условия: с отметки дна котлована залегает суглинок тугопластичный (IL = 0,5), толщина этого слоя 2 м; ниже — тугопластичный суглинок (IL = 0,3) на глубину 3,1 м, подстилаемый слоем полутвердой глины (IL = 0,2), разведанной толщиной слоя 7 м (рис. 2).

Решение. Площадь поперечного сечения сваи F = 0,3 × 0,3 = 0,09 м2; периметр поперечного сечения и = 4 ´ 0,3 = 1,2 м; расчетная глубина погружения нижнего конца сваи от поверхности грунта lк + lс = 1,4 + 6,5 = 7,9 м.

По табл. 1(1) для этой глубины находим расчетное сопротивление грунта в плоскости нижнего конца сваи R » 450 тс/м2.

Рис. 2. Схема геологического разреза

I — суглинок туго-пластичный IL = — 0,5; II — то же, IL = 0,3; III — глина полутвердая IL = 0,2

Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта от дневной поверхности и соответствующие значения расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи fi по табл. 2(2).

Для суглинков с консистенцией IL = 0,5на глубине

f1 = 1,82 тс/м2.

Для следующего слоя грунта (суглинок тугопластичный с консистенцией IL = 0,3) следует учесть примеч. 2 к табл. 2(2). Поэтому разбиваем этот слой на два однородных слоя толщиной 2 и 1,1 м:

на глубине

» »

Для глины полутвердой с консистенцией IL = 0,2 на глубине

По формуле [7(7)] находим несущую способность сваи:

Ф = 1[1 × 450 × 0,09 + 1,2 × 1(2 × 1,82 +2 × 3,88 + 1,1 × 4,19 +

1,4 × 6,03)] = l (40,5 + 29,3) = 69,8 » 70 тс.

Расчетная нагрузка на сваю равна:

Проверка несущей способности свай по условию прочности материала в данном случае не требуется, так как сопротивление сваи сечением 300 ´ 300 мм на сжатие больше 50 тс.

При наличии данных статического зондирования плотность песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов принимаются с учетом этих данных.

Для оценки глинистых грунтов необходимо учитывать кроме показателя консистенции IL и другие их физико-механические характеристики. При проектировании также необходимо использовать имеющиеся данные о несущей способности свай по зданиям и сооружениям, построенным рядом на свайных фундаментах в аналогичных грунтах.

Приведенные в табл. 1 и 2 значения расчетных сопротивлений R и fi наиболее близко отвечают грунтам со степенью влажности G ³ 0,8. При степени влажности G 0,6 и рыхлые пески, как правило, следует избегать ввиду их низкой несущей способности. Поэтому в табл. 1(1) значения R для грунтов с показателем консистенции IL > 0,6 и для рыхлых песков не приводятся.

Для предварительных расчетов допускается в этом случае использовать результаты зондирования.