Высота ростверка свайного фундамента рассчитывается в зависимости от нескольких факторов, включая тип грунта, уровень грунтовых вод и проектные нагрузки. Основной формулой для определения высоты ростверка является H = D + S, где H — высота ростверка, D — глубина заложения свай, а S — обеспечиваемый запас по высоте для борьбы с осадками или поднятием грунта.
Важно учитывать, что высота ростверка должна обеспечивать необходимую устойчивость и жесткость конструкции, а также соответствовать требованиям проекта. При этом рекомендуется проконсультироваться с инженером-строителем для более точного определения параметров фундамента в связи с характером конкретного строительного объекта.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений составлено к СНиП 2.03.01-84 „Бетонные и железобетонные конструкции” и распространяется на проектирование монолитных ростверков квадратной и прямоугольной формы в плане, с кустами из двух, четырех и более свай, под сборные и монолитные железобетонные колонны и под стальные колонны.
Примечание. Свайные фундаменты с кустами из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескрановых зданиях при условии расположения свай в створе пролета здания и величине эксцентриситета приложения нагрузки в перпендикулярном направлении не превышающей 5 см.
При проектировании ростверков, предназначенных для эксплуатации в сейсмических районах, а В агрессивных средах должны соблюдаться дополнительные требования, регламентированные соответствующими нормативными документами.
1.2. Ростверк является элементом свайного фундамента, опирающимся на куст свай (черт. 1.). Проектировать куст свай следует в соответствии со СНиП II-17-77 „Свайные фундаменты”.
Сопряжение ростверков со сборными железобетонными колоннами предусматривается стаканным (с подколонником или без него) с монолитными железобетонными колоннами — монолитным, со стальными колоннами — с помощью анкерных болтов.
Черт. 1. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной прямоугольного сечения
1.3. Расчет ростверков производится по предельным состояниям первой группы (по прочности) и по предельным состояниям второй группы (по раскрытию трещин).
Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний, а также подразделения нагрузок на постоянные и временные — длительные, кратковременные, особые — должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", а значения коэффициентов надежности по назначению — согласно „Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций”.
При определении нагрузок от колонн на ростверки следует учитывать увеличение моментов в месте заделки колонн от действия вертикальных нагрузок при прогибе колонн.
При расчете ростверков расчетные сопротивления бетона следует умножать на коэффициент условий работы бетона g b2, принимаемый равным 1,1 или 0,9 в зависимости от длительности действия нагрузок. Коэффициент условий работы бетона g b2 принимается равным 1.
1.4. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89 dsv, где dsv — диаметр свай.
2. РАСЧЕТ РОСТВЕРКОВ ПО ПРОЧНОСТИ
А. РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ РОСТВЕРКОВ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ
2.1. Расчет по прочности плитной части ростверков под сборные железобетонные колонны производится: на продавливание колонной; продавливание угловой сваей; по прочности наклонных сечений на действие поперечной силы; на изгиб по нормальному и наклонному сечениям; на местное сжатие (смятие) под торцами колонн. Помимо этого проверяется прочность стакана ростверка.
Расчет ростверков на продавливание колонной
2.2. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из четырех и более свай производится по формуле (1) из условия, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, высота которой равна расстоянию по вертикали от рабочей арматуры плиты до низа колонны, меньшим основанием служит площадь сечения колонны, а боковые грани, проходящие от наружных граней колонны до внутренних граней свай, наклонены к горизонтали под углом не менее 45° и не более угла, соответствующего пирамиде с c=0,4h0 (см. черт. 1):
где Fper — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, определяемая из условия
При этом реакции свай подсчитываются только от продольной силы N, действующей в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
здесь n — число свай в ростверке;
n1 — число свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
Rbt — расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций с учетом коэффициента условий работы бетона;
h0 — рабочая высота сечения ростверка на проверяемом участке, равная расстоянию от рабочей арматуры плиты до низа колонны, условно расположенного на 5 см выше дна стакана;
иi — полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания с числом граней m;
сi — расстояние от грани колонны до боковой грани сваи, расположенной за пределами фигуры продавливания;
a — коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть через стенки стакана, определяемый по формуле
здесь Af — площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента, определяемая по формуле
здесь bcol, hcol — размеры сечения колонны;
hапс — длина заделки колонны в стакан фундамента.
При расчете на продавливание центрально-нагруженных ростверков колонной прямоугольного сечения формула (1) приобретает следующий вид:
c1 — расстояние от грани колонны с размером bcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания;
c2 — расстояние от грани колонны с размером hcol до параллельной ей плоскости, проходящей по внутренней грани ближайшего ряда свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания.
Отношение принимается не менее 1 и не более 2,5.
При сi>h0 ci принимается равным h0; при сih0 сi принимается равным 0,4h0.
При расчете на продавливание колонной квадратного сечения центрально нагруженных ростверков при c1=с2=с формула (4) будет иметь следующий вид:
При установке в пределах пирамиды продавливания поперечной арматуры расчет должен производиться из условия
но не более 2Fb. Сила Fb принимается равной правой части условия (1).
Сила Fsw определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани пирамиды продавливания, по формуле
где Rsw — расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы;
Asw — суммарная площадь сечения поперечной арматуры, пересекающей боковые грани пирамиды продавливания.
В этом случае реакции свай подсчитываются от продольной силы и момента, действующих в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка.
При моментах, действующих в поперечном и продольном направлениях, величина , определяется в каждом направлении отдельно; в расчет принимается большая из этих величин.
Примечание. При стаканном сопряжении колонны с ростверком и эксцентриситете продольной силы в колонне величину , допускается определять, принимая величину момента, передающегося на ростверк от колонны, равной Если при этом дно стакана располагается выше плитной части ростверка, должна быть дополнительно выполнена проверка ростверка на продавливание при полном моменте и соответствующей ему сумме реакций свай из условия, что меньшим основанием пирамиды продавливания служит площадь подколонника.
2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, расчет ростверка на продавливание выполняется как при колонне со сплошным прямоугольным сечением, соответствующим внешним габаритам двухветвевой колонны (черт. 2).
Черт. 2. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной двухветвевой колонной
2.5. При многорядном расположении свай (черт. 3) помимо расчета на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружной грани колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°; при этом реакции свай, находящихся в пределах площади нижнего основания пирамиды продавливания, не учитываются.
Черт. 3. Схема образования пирамид продавливания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны
2.6. Расчет на продавливание колонной центрально-нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай (черт. 4) производится из условия
где Fper — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций обеих свай от продольной силы N, действующей в колонне;
Rbt, h0; c1; bcol, hcol, a — обозначения те же, что в формулах (1) и (3);
с2 — расстояние от плоскости грани колонны с размером hcol до наружной грани штатной части ростверка.
Черт. 4. Схема образования пирамиды продавливания под сборной железобетонной колонной в двухсвайном фундаменте
2.7. Расчет на продавливание колонной внецентренно нагруженных ростверков свайных фундаментов с кустами из двух свай также производится по формуле (8), но при этом расчетная величина продавливающей силы принимается равной Fper=2Fi, где Fi — реакция наиболее нагруженной сваи от продольной силы N и момента М, действующих в колонне.
2.8. При стаканном сопряжении колонны с ростверком, когда стенки стакана подколонника имеют большую толщину (ds>0,75hp), или в штатных ростверках (черт. 5) при заглублении колонны в штатную часть ростверка не менее чем на 1/3 ее высоты, помимо расчета ростверка на продавливание в соответствии с пп. 2.2 — 2.7 следует производить расчет ростверка на раскалывание колонной от силы N по формуле
где N — продольная сила, действующая в сечении колонны у верхней горизонтальной грани ростверка;
m — коэффициент, вычисляемый по формуле
здесь s sid — напряжение бокового обжатия, МПа, определяемое по формуле
здесь Ab — наименьшая площадь вертикального сечения ростверка по оси колонны за вычетом вертикальной площади сечения стакана и площади трапеции, расположенной под колонной, с наклоненными под углом 45° сторонами (на черт. 5 площадь трапеции показана пунктирными линиями);
Rbt, a — обозначения те же, что в формуле (1);
а — условное обозначение вводимой в расчет стороны сечения колонны (bcol или hcol);
Допускается принимать m =0,75.
Найденная по формуле (9) несущая способность ростверка по раскалыванию сравнивается с его несущей способностью на продавливание ( ) и принимается большая из этих величин.
Черт. 5. Схема свайного фундамента с плитным ростверком
При этом несущая способность ростверка, определенная по формуле (9), должна приниматься не более его несущей способности на продавливание колонной от верха ростверка от продольной силы и момента, действующих в этом сечении. Расчет на продавливание от верха ростверка производится по пп. 2.2 — 2.7 с введением в правую часть формул (1); (4); (5); (8) коэффициента 0,75 и принимая h0 равным расстоянию от рабочей арматуры плиты до верхней горизонтальной грани ростверка.
Расчет ростверков на продавливание угловой сваей
где Fai — расчетная нагрузка на угловую сваю с учетом моментов в двух направлениях, включая влияние местной нагрузки (например, от стенового заполнения);
h01 — рабочая высота сечения на проверяемом участке, равная расстоянию от верха свай до верхней горизонтальной грани плиты ростверка или его нижней ступени.
иi — полусумма оснований i-й боковой грани фигуры продавливания высотой h01, образующейся при продавливании плиты-ростверка угловой сваей;
b i — коэффициент, определяемый по формуле
здесь k — коэффициент, учитывающий снижение несущей способности плиты ростверка в угловой зоне.
В преобразованном виде формула (12) будет иметь вид
b01; b02 — расстояния от внутренних граней угловых свай до наружных граней плиты ростверка (черт. 6);
c01; c02 — расстояния от внутренних граней угловых свай до ближайших граней подколонника ростверка или до ближайших граней ступени при ступенчатом ростверке;
b 1 и b 2 — значения этих коэффициентов принимаются по табл. 1.
Черт. 6. Схема продавливания ростверка угловой сваей
Расчет свайного ростверка
Долговечность и надежность свайного ростверка зависит не только от соблюдения технологии его монтажа, но и от правильных расчетов. Все полученные результаты проверки переносятся на проект, который передается строителям.
Основные правила расчёта свайного ростверка, формулы и СНИП нормативы, полная информация далее на странице.
Расчет свайного фундамента с ростверком
Для проведения расчетов такого плана следует обращаться к специалистам, специализирующихся в этом профиле. Перед этим проводятся геологические изыскания, позволяющие разработать проект, соответствующий почве на стройплощадке.
Совет эксперта! Если работы по геодезическому изысканию проведены не будут, то произвести точные расчеты основания с ростверком будет невозможно. Объясняется это тем, что несущая способность определяется только на основании силы сопротивления почвы.
Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента
Для проведения изысканий на участке бурится отверстие в почве для ее пробы и анализа. Только потом можно проводить важные расчеты.
При разработке проекта учитываются такие параметры по сваям:
- Глубина погружения.
- Диаметр сваи.
- Количество свай.
- Схема их расположения.
- Форма ростверка (3 вида: высокий, повышенный, низкий).
- Диаметр.
- Устойчивость на изгиб и продавливание.
- Метод армирования.
Рис: Схематическое положения ростверка свайного фундамента
Совет эксперта! Определить высоту ростверка следует исходя из веса будущего сооружения и уровня пучинистости грунта.
Как делается расчет
Существует 2 группы, благодаря которым происходит расчет свайного фундамента.
- Прочность используемых материалов, несущая способность почвы и оснований.
- Осадка вследствие трещин, нагрузки вертикальной и движения свай.
Процесс проектирования по указанным предельным выполняется при помощи следующих формул.
Устойчивость к продавливанию:
Устойчивость на изгиб:
Устойчивость к поперечным нагрузкам:
СНиП для проведения полного расчета свайного ростверка
За основу берется два СНиПа:
- Для ростверка СНиП №2.03.01.
- Для свай СНиП №2.17.77.
Совет эксперта! Соблюдение всех рекомендаций в СНиПе является обязательным условием.
Что учитывается при расчетах
Крайне важно учитывать такие аспекты:
- Все предполагаемы нагрузки и воздействия по СНиПу.
- Несущая способность опор и основания на основе особых и сочетаемых нагрузок.
- Сочетание всех используемых материалов с почвой на стройплощадке. В этом случае берутся во внимание геодезические изыскания на предмет исследования почвы и динамических/статических испытаний ЖБИ свай. Опять же, в расчет берутся показания в СНиП.
- Обращается внимание на тип свай, они могут быть висячими или стойки. Обязательно учитывается общий вес. Не менее важны и нагрузка воздушных масс.
- В процессе расчетов, основание с ростверком представляет собой единой рамной конструкцией. Она должна воспринимать нагрузку по вертикали и горизонтали. Также изгибающая сила.
- Если почва сложная (грунтовые воды очень высоко и тому подобное), а проектная нагрузка высокая, то учитывается негативная сила трения в процессе осадки строения.
- Учитываются и другие немаловажные факторы при проектировании. Особенно те, которые непосредственно связаны с разными грунтами.
Пример расчета
Предлагаем рассмотреть пример расчета ростверкового фундамента на основе свай. Хотя в интернете есть множество подобных расчетов, если вы не имеете достаточного опыта в этом вопросе, то будет крайне сложно со всем разобраться. Хотя и так, лучше обращаться к профильным специалистам, но для общего понимания стоит узнать важные детали.
Так, учитываются при расчетах следующие данные:
- Масса постройки. Чтобы получить конкретную и точную сумму массы, то необходимо сложить массу каждого элемента строения, а, в частности: стены, стяжка пола, стропильная система, кровля, перекрытия и прочее. Для определения этой суммы необходимо использовать средний показатель конкретного строительного материала.
Рис: Вес конструктивных элементов здания
- Полезная нагрузка. В этом случае учитывается вся создаваемая нагрузка от мебели, отделки стен, бытовых приспособлений, количество проживающих человек и тому подобное. Согласно установленным нормам, на 1 м 2 приходится нагрузки до 100 кг на перекрытие.
Совет эксперта! Определение полезной нагрузки происходит путем умножения площади перекрытия на 100 кг.
- Снеговая нагрузка. Для этого используются данные и нормативы для конкретного региона страны. Полученную сумму необходимо умножить на площадь всей крыши.
Рис: Карта снеговых нагрузок РФ
- Вся нагрузка на фундамент строения. В этом случае следует сложить всю массу будущего строения, нагрузку от снега в вашем регионе и полезную нагрузку. Полученный результат умножается на коэффициент надежности 1,2 (для жилого дома).
- Грузонесущая способность ЖБИ свай. Подобные расчеты выполняются согласно следующей формуле на основании геологических изысканий:
- Сколько будет опор и какая их длина. Для этого необходима информация обо всей предполагаемой нагрузке на будущее основание. Что касается длины, то она вычисляется, отталкиваясь от характера почвы. Всегда к полученному результату следует добавить 400 мм по длине.
- Это позволит выполнить сопряжение ростверка со сваями. Что касается шага между опорами, то преимущественно шаг колеблется от 2 до 2,5 метров. Свая всегда устанавливается по углам и в местах соединения стен.
Рис: Схема заглубления ЖБ свай
- Расчет ростверка. Итак, все расчеты выполняются согласно предоставленным формулам.
Совет эксперта! Помните, самостоятельно делать такие расчеты не рекомендуется, необходимо обращаться исключительно к профильным специалистам, которые имеют опыт в этом вопросе.
В большинстве случаев ростверк имеет сечение 400×300 мм. Для изготовления бетона используется цемент М200 и 300. Для армирования применяются прутья А2 и 1 Ø10-15 мм.
В нашей компании работает команда высококвалифицированных специалистов, которые обладают достаточным опытом по разработке свайного фундамента с ростверком. При этом учитываются все ГОСТы и СНиПы. За счет этого достигается высочайшее качество и надежность построенного строения.
Поможем с расчётами и работами по свайному фундаменту
Мы опытная компания по погружению железобетонных свай и шпунтов, с большим парком техники и большим количеством сданных объектов. Поможем Вам с возведением свайного фундамента любой сложности, примеры наших работ на фото. Видео наших работ. Ждём Вашего обращения по заявке:
