Як виконати розрахунок майбутнього фундаменту палі?

Щоб фундамент повністю виконував всі свої функції, необхідно ще перед початком будівництва провести розрахунки, що стосуються вибору матеріалу, порівняння нормативних і реальних навантажень на підставу грунту і окремі його верстви. Одним з простих і надійних підстав вважається опорний фундамент, але перед спорудою доведеться правильно виконати розрахунок палі.

Виконуються обчислення міцності, несучої здатності, якими відрізняється фундамент палі. Враховуються наступні значення:

• підставу паль, оболонки, їх характеристики;
• значення горизонтального навантаження при поєднанні її з укосами конструкції;
• конструктивні особливості самих опор, ростверку фундаменту.

Розрахунок палі не обходиться без обчислення навантажень:

1. Вага снігового покриву (для північних частин країни - 190 кг / м , для південних регіонів - 50 кг / м , для середньої смуги - 100 кг / м ).
2. Навантаження від конструкції даху будівлі (керамічна черепиця - 60-80 кг / м , асбоцементний матеріал - 40-50 кг / м , руберойд - 30-50 кг / м , листова сталь - 20-30 кг / м ). Враховується навантаження не тільки від покрівельного покриття, але і від ваги крокв, обрешітки, утеплювача і інших матеріалів.
3. Навантаження від перекриття визначається з урахуванням ваги утеплювача.
4. Експлуатаційні навантаження. Враховується наявність в будинку побутової техніки, різного устаткування, меблів, приблизна кількість проживаючих осіб.
5. Загальна вага від стін будівлі.
6. Навантаження від фасадного утеплення та оздоблення.

Вибір типу підстави

Від того, якими будуть фундаментні палі, розрахунок сильно розрізняється. В даному випадку буде розглянуто буро-набивної фундамент палі, який здатний витримати сильні навантаження навіть на дуже складних і мінливих грунтах.

Для таких паль знизу біля основи робиться спеціальна розширена пята, яка в багато разів збільшує стійкість і міцність фундаменту, при цьому навантаження на грунт збільшуються.

Це необхідно враховувати при виконанні всіх проведених розрахунків.

Для пальового фундаменту важливо вибрати необхідний розмір опор, так як саме це дозволяє забезпечити надійність не тільки підстави, але і всієї будови в цілому. Припустимо, що буде використаний фундамент буро-набивної фундамент, для якого розрахункове навантаження дорівнює 1,09 МН при нормативній в 0,96 НМ. На ділянці будівництва спостерігаються складні грунти з ознаками плинності. Тоді біля підніжжя палі необхідно влаштовувати розширену пяту з діаметром в 1,4 м при діаметрі стовбура в 0,4 м, що повністю задовольняє такій умові 2 D / d 3,5. Якщо глибина залягання паль становить 1,1 м, вони будуть спиратися на другий шар грунту з напівтвердий глини, то довжина кожної палі повинна бути 3,4 м.

Вибір розміру паль

Несуча здатність пальового фундаменту визначається з використанням таких даних:

• gc = 1 - це коефіцієнт умов для роботи кожної палі;
• gcR = 1 - коефіцієнт умов під нижнім кінцем для опорної палі;
• R - опір грунтів, що дорівнює 700 кПа для даного випадку (необхідно користуватися спеціальною таблицею по характеристикам ґрунту);
• А = 1,54 м - площа обпирання кожної палі;
• u = 2,51 м - значення периметра для поперечного перерізу стовбура опори;
• gcf = 0,7 - коефіцієнт для бічної поверхні опори, який необхідний для визначення навантаження на палю;
• fi: fi1 = 16 кПа, fi2 = 39 кПа - розрахунковий опір для шару ґрунту;
• hi - товщина шару грунту. Hi1 = 1.4 м, hi2 = 1.7 м.

Навантаження на фундамент палі визначається на підставі отриманих даних таким чином:

N = Fd / Gк = 1233.85 / 1,4 = 880.71 кН.

Кількість паль для підстави визначається за формулою: n = Gк * N / Fd. Тут gk - коефіцієнт надійності, він дорівнює 0,4, N - навантаження на грунт, Fd - несуча здатність для однієї палі.

Крок між опорами буро-набивної конструкції повинен бути не менше 1 м, відстань між розширеннями підошви - 0,5 м. Щоб запроектувати ростверк підстави, треба врахувати висоту конструкції в 0,6 м і розрахункове навантаження на фундамент NР = 1,09МН, МР = 105 кН * м.

Число паль для ростверку становить приблизно по 2 штуки: п = (1,4 * 1090) /1233.85= 1,237 2. Відстань між осями пальового фундаменту одно 1,9 м при свесе ростверку в 5 см.

Тепер можна дізнатися сумарне навантаження на фундамент палі: Nd = 1090 + (3,14 * 0,4 * 0,4 / 4) * 21 * 1,4 + 2 * 2 * 0,6 * 21 * 1,4 = 1164.3 кН. Для обчислення розрахункового навантаження застосовуються такі формули: N = 1164.3 / 2 ± 105 * 1,05 / 22 = 609.71 кН, тобто N = Nd / n ± MX * y / yi2 ± MY * x / xi2 lt; Fd. Різниця між значеннями становить 2,3%, перевантаження немає.

Тиск пальового масиву

Розрахунок пальових фундаментів не обходиться без обчислень тиску для всього масиву. Такі розрахунки залежать від наступних параметрів:

• поверхню планування будівлі;
• площину, яка проходить через кінці паль підстави;
• вертикальні бічні площини, які знаходяться на відстані, обчислюваному за формулою: К = h * tg ( , mt / 4).

Тут , mt = hi * , mt / hi є середній кут для внутрішнього тертя грунту при зануренні в нього паль, , mt = (1,4 * 20 + 1,7 * 19) / 3,4 = 19.45 градусів , т. е. відстань К = 3.4 * tg (19.45 / 4) = 0,29 м.

Для ширини підошви підстави: вусла. = D + 2,1 + 2К = 0,4 + 1,2 + 0,1 + 2 * 0,29 = 2.28 м. Для площі масиву підстави: АУСЛ. = Вусла. * Вусла. = 2.28х2.28 = 5.19 м . Весь обсяг масиву на ділянці становить: VУСЛ. = АУСЛ. * HУСЛ. = 5.19х3.4 = 17.65 м .

Тепер треба перевірити наскільки дотримується умова для тиску:

• R = (1,25 * 1,1 / 1) * (0,47 * 1 * 2.28 * 19,95 + 2,88 * 4,5 * 20 + (2,88-1) * 0 * 19,036 + 5 , 47 * 30) = 611.43 кПа;
• PMAX = 295.46 + 105 / 1.97 = 348.76 кПа lt; 1,2R = 1,2 * 611.43 = 643 кПа - це умова виконана;
• РСР = (1090 + 72.6 + 17.96 + 352.92) /5.19 = 295.46 кПа R = 611.43 кПа - це умова виконана.

Як розрахувати осадку пальового підстави?

Для пальового фундаменту важливо визначити осадку. Середнє значення для тиску становить 245,46 кПа, при цьому враховується кількість шарів для грунту на ділянці будівництві в межах певної глибини, питома вага для кожного шару, товщина шару. Отримують такі значення:

• на поверхні грунту на ділянці: zg = 0 і 0,2 zg = 0;
• на кордоні для 1 і 2 шари грунту: zg - 0,02 * 2,5, тобто zg 1 сл. = 0,05 МПа, 0,2 zg1 сл. = 0,01 МПа;
• на кордоні 2 і 3 шари: zg2 сл. = 0,05 + 0,02 * 3,5, тобто zg 2 сл. = 0,12 МПа, 0,2 zg 2 сл. = 0,024 МПа;
• на кордоні грунтових вод zg 3 сл. = 0,12 МПа, тобто 0,2 zg 3 сл. = 0,024 МПа;
• аналогічним чином виходять такі значення: zg 4 сл. = 0,2 і 0,2 zg 4 сл. = 0,04 МПА- zg 5 сл. = 0,2792 МПа, 0,2 zg 5 сл. = 0,0558 МПа.

На рівні підошви пальового фундаменту: zg = 0,02 * 1,7 + 0,05 = 0,084 МПа, значить 0,2 zg0 = 0,0168 МПа. Під підошвою додатковий тиск в такому випадку дорівнюватиме Р0 = РСР - zg0 = 0,246-0,084. Тиск становить 0,162 Мпа. Можна використовувати відношення = 0,4, щоб отримати висоту шару грунту: Zi = * і / 2, т. Е. 0,4 * 1,4 / 2 = 0,28 м.

На основі отриманих даних можна перевірити умова для опади, що становить hi lt; 0,4b. В даному випадку значення дотримується таке: 0,61lt; 0,4 * 0,28 = 0,112, т. Е. Спостерігається значний запас навіть при скороченні висоти шару до 0,28 Zi. Далі необхідно використовувати характеристики по окремим верствам грунту, щоб обчислити значення опади пальового фундаменту і визначити відповідності всім нормам.

Шари грунту і ступінь опади

щоб провести розрахунок фундаменту і його тиску на грунт, ступінь його опади, необхідно розглянути розріз грунту по верствам. Для прийнятих умов шари грунту мають такі характеристики:

1. Коричневий твердий суглинок, є прошарки піску із середньою крупністю. Потужність шару - 1,7-5,3 м, глибина - до 1 м. Характеристики: Е - 5,4 мПа, С - 16,8 мПа, - 17,3 градуса, - 1,99 г / м .
2. Коричневі великі піски, є включення гравію до 5%. Потужність шару - 3,7-5,3 м, глибина - 5 м. Характеристики: Е - 30 мПа, С - 1 мПа, - 38 градуси, - 1,98 г / см .
3. Гравійний водонасищенний, є включення суглинку, потужність - 0,8-1 м, глибина - 6 м. Характеристики: Е - 30 мПа, С - 16,81 мПа, - 40 градуси, - 2 г / см .
4. Пестроцветние суглинки з щебенем і дресвой, потужність - до 4,2-9 м, глибина - 15. Характеристики: - 2,10.
5. Дресвяно-щебенево грунт з потужністю в 3-10 м, глибиною в 18 м. Характеристики: - 2,1 г / см .
6. Скельний з глибиною в 24 м. Характеристики: - 2,5 г / см .

Виходячи з усіх отриманих даних, обчислюється усадка для конкретного типу грунту:

S = b, S = 0.054 м = см, тобто осаду менше, ніж 8 см, а це значення повністю задовольняє всім вимогам до пальових грунтам.

Перед тим як починати будівництво, необхідно виконати роботи по розрахунку підстави, зясуванні значення його тиску на грунт. Це залежить від багатьох параметрів, рекомендується не виконувати такі розрахунки приблизно і на «пальцях», а застосовувати тільки спеціальні програми і формули. Кращим виходом є звернення до фахівця, який в точності визначить всі умови для вашої ділянки.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!