Как рассчитывается несущая способность сваи

Расчет свайного фундамента

В статье мы расскажем об ошибках, которые чаще всего допускают при самостоятельном расчете свайных фундаментов объектов малоэтажного строительства, и о том, как этого избежать.

Содержание статьи:

1. Часто встречающиеся ошибки проектирования фундаментов из винтовых свай

Вот те ошибки, которые чаще всего встречаются в проектах свайных фундаментов, разработанных своими силами:

  • неучет конструктивных особенностей строения при сборе нагрузок;
  • неумение верно посчитать нагрузки (часто в расчет берется только вес самого строения);
  • выполнение расчетов в отсутствие информации о грунтовых условиях участка предполагаемого строительства (степень коррозионной агрессивности, физико-механические характеристики грунтов и т.д.).

Иногда неточности в расчетах возникают из-за неверного учета ландшафта или планировки участка (например, оказывается не соблюдена минимальная высота цоколя).

Итог – неверная оценка несущей способности конструкции и степени воздействия среды на фундамент, что часто приводит к просадке, ускоренному развитию коррозионных и гнилостных процессов.

Данный материал был разработан специально для того, чтобы вы могли избежать подобных проблем. Однако важно понимать, что приведенный в статье расчет, несмотря на всю свою универсальность (основан на типовых решениях и данных, подкрепленных многолетним практическим опытом), является условным, так как в нем используются усредненные показатели, которые могут меняться в зависимости от типа строения и региона строительства. Более того, в связи с тем, что назначение винтовых свай невозможно без точной информации о грунтовых условиях площадки строительства, в части определения их параметров и количества мы ограничились только общими рекомендациями.

Отдельно стоит сказать о том, что материал ориентирован на сферу индивидуального жилищного строительства и не учитывает особенности проектирования технически сложных объектов.

2. Грунтовые условия на участке: инженерно-геологические изыскания, пробное завинчивание или экспресс-геология?

Важнейший этап, который обязательно должен предшествовать проектированию фундамента из винтовых свай – изучение грунтовых условий участка предполагаемого строительства.

Традиционно для исследования грунтов на площадке применяется комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ). Однако этот комплекс процедур не лишен недостатков, главный из которых – значительная стоимость. Для удешевления необходимо уменьшить количество скважин и объем лабораторных работ, что неизбежно приведет к опасности недостаточного изучения площадки строительства. В результате данный метод, даже несмотря на относительно высокую точность результатов, почти не применяется в малоэтажном строительстве.

Куда большей популярностью сегодня пользуется пробное завинчивание, которое привлекает многих своей невысокой ценой. Однако нужно понимать, что полученные таким образом данные практически невозможно интерпретировать, они субъективны, а потому не вызывают доверия.

Причина кроется в том, что пробное завинчивание не является методом исследования грунта. Применяющие данный метод руководствуются единственным принципом: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». При этом не учитывается ни зависимость результатов от времени года, в которое производится завинчивание, ни возможное наличие в основании линз более прочных грунтов, которое может вызвать «ложный отказ». Кроме того, данная процедура не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей.

Учитывая эти факты, компания «ГлавФундамент» провела многочисленные исследования в области изучения грунтов, на основании результатов которых разработала наиболее эффективные и скоростные методики, объединенные под общим названием «Экспресс-геология» и внедренные впоследствии в качестве обязательных процедур:

  • геолого-литологические исследования (ГЛИ);
  • геотехнические исследования (ГТИ);
  • измерение коррозионной агрессивности грунтов (КАГ).

К примеру, методика динамического зондирования, разработанная на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» и применяемая в рамках проведения геотехнических исследований, позволяет определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента, а также обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

По результатам измерений коррозионной агрессивности грунта подбираются толщины ствола и лопасти, марка стали винтовой сваи, обеспечивающие соответствие срока службы строения требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.

3. Сбор нагрузок

В первую очередь для расчета фундамента необходимо выполнить сбор всех нагрузок, которые будут воздействовать на него. Они бывают постоянные Pd и временные (длительные Pl, кратковременные Pt, особые Ps).

Постоянные Pd – вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

Длительные Pl – вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

Кратковременные Pt – воздействия от людей, животных, оборудования на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

Особые Ps – сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Обратите внимание, что в этом расчете будут учтены только те виды воздействий, которые имеют принципиальное значение при расчете фундамента из винтовых свай.

3.1. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Для расчета веса строения достаточно знать удельный вес материалов, которые будут использованы при его строительстве и их предполагаемые объемы. Это не требует каких-то специальных знаний и навыков. Можно попробовать запросить нужные данные у поставщика стройматериалов.

Мы при выполнении расчетов будем использовать справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома (стен, перекрытий, кровли), приведенные в таблице 1.

Таблица 1 – Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарной черепицы

При самостоятельном выполнении расчетов стоит учитывать, что согласно п. 7.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» расчетное значение нагрузки следует определять, как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 2 – Таб. 8.2. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γf

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним необходимые расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м.

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/ м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен: S крыши х удельный вес 1 м 2

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен: S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Таким образом, нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно неправильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

  • диаметр трубы и лопастей;
  • прочность грунта основания;
  • длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

  • 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
  • 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
  • При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

Очень интересное видео по испытаниям винтовых и других свай, за одно и сравнение по несущей способности:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, ммДиаметр лопасти, мм
89250
108300
133350

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

Грунт основания, определенный по итогам изысканийRо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см 2
Галька с глиняными частицами4,50
Гравий с глиняными частицами4,00
Песок крупной фракции6,00
Песок средней фракции5,00
Песок мелкой фракции4,00
Пылеватый песчаный грунт2,00
Суглинки и супеси3,50
Глины6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению1,00

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

  • условия работы;
  • характеристики грунта;
  • глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
  • диаметр лопасти;
  • характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

  • грунты на участке — глина;
  • диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
  • масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
  • периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

Читайте также:  Как самостоятельно сделать в своем доме автономное отопление

24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

  • сечение;
  • длина;
  • шаг;
  • распределение под несущими стенами.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

4 способа расчетов свайного фундамента: как рассчитать сваи, столбы, ростверк – на онлайн калькуляторе и вручную

При возведении любого здания или сооружения, от небоскреба, до забора или хозблока, первым по порядку и важности следует устройство фундамента. Для строительства на сложных грунтах хорошо себя зарекомендовали свайные фундаменты. Произвести правильный расчет свайного фундамента могут только специалисты, так как приходится учитывать все нюансы основания для конкретного здания и типа грунтов. Все остальные способы дадут только приблизительный результат.

Есть определенные правила расчета свайных фундаментов и все их надо учитывать Источник fazenda.guru

Типы свайных фундаментов

Свайные фундаменты имеют несколько преимуществ перед обычными ленточными или плитными, такие как:

Снижение расхода материалов.

Возможность устройства на сильнопучинистых грунтах.

Возможность монтажа на участках с большим уклоном.

Высокая скорость монтажа в случае применения винтовых свай. Фундамент под обычный загородный дом монтируется за 1-2 дня, нет необходимости ждать полного набора прочности бетоном в течение 28 суток.

Видео описание

В этом видео мы рассмотрим, что нужно знать о бетонных сваях:

Сваи применяются 3 видов:

Буронабивные. Как один из вариантов буронабивных свай монтируют так называемые сваи ТИСЭ, с уширением внизу. Такая конструктивная особенность снижает нагрузку на грунт и позволяет фундаменту эффективно противостоять силам выталкивания, возникающим при морозном пучении грунтов.

Забивные элементы в частном строительстве применяются крайне редко, т.к. требуют привлечения тяжелой строительной техники.

Разновидности свайных фундаментов Источник kursremonta.ru

Расчет фундамента

Расчет любого типа основания начинается с определения типа грунта и уровня грунтовых вод. Для этого лучше всего обратиться в специализированную организацию. Вариант «как у соседа» в данном случае неприменим, т.к. эти параметры могут различаться даже в пятне застройки. Исходя из рекомендаций специалистов, выбирается тип основания.

Приведенные методики расчета примерны и не учитывают некоторые факторы, которые могут оказать влияние на сооружаемый фундамент.

Онлайн калькулятор фундамента

Чтобы узнать примерную стоимость фундамента типа «ростверк на сваях», воспользуйтесь следующим калькулятором:

Расчет свайного фундамента

Для расчета свайного фундамента, как и любого другого следует вычислить нагрузки на основание F. Для этого складывают вес стен, перекрытий, кровли, снеговую нагрузку и нагрузку на пол. Первые 3 параметра можно вычислить самостоятельно, либо с помощью специальных строительных калькуляторов. Снеговая нагрузка зависит от региона, в котором расположено строение и определяется по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», нагрузка на пол принимается равной 180кг/м2 общей площади сооружения.

Распределение снеговых нагрузок в зависимости от климатических зон Источник obustroeno.com

Затем определяется несущая способность сваи по формуле

P= ϒcr*R0*S+u ϒcf*fi*hi , где

R0 – нормативное сопротивление грунта под основанием сваи

S – площадь основания

ϒcr – коэффициент условий работы грунтов под основанием

u – периметр сечения

ϒcf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности

fi – сопротивление грунта на боковой поверхности

hi – глубина погружения сваи ниже уровня земли.

Площадь основание S круглых свай вычисляется путем перемножения квадрата радиуса сваи на 3,14, периметр – умножением диаметра сечения на 3,14. Диаметр сваи выбирают, исходя из предполагаемого материала опалубки и параметров оборудования, обычно для частного строительства – 200-300 мм.

Видео описание

Какие особенности бетонных забивных свай? Мы поговорим о свайном фундаменте в нашем видео:

Глубина погружения выбирается произвольная, но не менее глубины промерзания грунта +0,5 м, либо по глубине залегания несущего слоя грунта, так же следует учесть уровень грунтовых вод.

Нормативное сопротивление грунта R0, коэффициенты условий работы ϒcr и ϒcf определяется по таблицам из СНиП 2.02.03-85.

По таким таблицам специалисты определяют нормативное сопротивление грунта, но сначала нужно узнать тип грунта, для чего проводится анализ почвы Источник stroj.umorists.ru

После вычисления несущей способности опорного элемента вычисляется их количество, для чего нагрузка на основание F умножается на коэффициент надежности, равный 1,2, и делится на несущую способность P. Если получилось нецелое число – значение округляется до целого в большую сторону.

В некоторых случаях может потребоваться установка дополнительных опор, например при сооружении в здании печи или монтаже тяжелого оборудования.

Далее сумму длин несущих стен делят на количество свай. Таким образом вычисляется шаг свайного поля. Для определения необходимого количества бетонного раствора складывается объем свай, который вычисляется перемножением площади сечения на высоту сваи. Высота сваи учитывается не до уровня земли, а до заданной верхней точки.

Для этих вычислений также можно воспользоваться калькулятором свайного фундамента, указав форму основания, подставив необходимые переменные и выбрав в специальных полях формы табличные значения из нормативных документов.

Интерфейс онлайн калькулятора свайных фундаментов Источник martand.ru

Расчет столбчатого фундамента

Столбчатым называют свайный фундамент, в котором сваи расположены на поверхности земли или заглублены не более чем на 0,5 м. Такой тип оснований может использовать только для строительства небольших легких сооружений, например гаража, хозяйственного блока маленькой бани или дачного домика по каркасной технологии или из бруса.

Расчет столбчатого фундамента производится также, так и свайного, однако при вычислении несущей способности столба не учитываются боковые нагрузки, таким образом, формула для расчетов получается следующая:

Столбы могут изготавливаться монолитным способом, как и сваи либо изготавливаться из кирпича, шлакоблока или бетонных блоков. Во втором случае сечение получается квадратное или прямоугольное, и площадь вычисляется перемножением длин сторон. Это нужно учитывать при расчетах с помощью калькулятора столбчатого фундамента.

Интерфейс калькулятора столбчатого фундамента Источник ep2nnov.ru

Расчет фундамента на винтовых сваях

Для вычисления основания на винтовых сваях применяется та же методика, что и для буронабивных свай, однако расчеты упрощаются, т.к. винтовые сваи – типовое изделие, и несущую способность сваи не нужно вычислять самостоятельно, достаточно посмотреть значение в таблице и разделить нагрузку от сооружения на этот параметр. При расчетах за площадь основания сваи принимается площадь лопасти.

Чтобы определить, какую нагрузку должен выдерживать элемент фундамента, нужно рассчитать примерное количество свай. Для этого длина несущих стен делится на предполагаемый шаг монтажа опор, обычно 2-3 м. Затем, делением суммарной нагрузки сооружения на фундамент на количество опор, вычисляют нагрузку на 1 сваю. Необходимая площадь опоры определяется по формуле

где F – нагрузка на сваю, 1,2 – коэффициент надежности, R0 – нормативное сопротивление грунта. Зная площадь лопасти, вычисляют ее диаметр по формуле D=2√S/π, и по получившемуся значению выбирают из сортамента ближайший в большую сторону типоразмер.

Такие данные нужно ввести для расчетов в онлайн калькулятор фундамента на винтовых сваях Источник hixez.ligetok.ru.net

Применив для расчета количества свай для фундамента калькулятор, можно выбрать наиболее подходящий для заданных условий и выгодный экономически размер свай путем подстановки различных параметров. Глубина погружения свай определяется на основании глубины залегания несущего слоя грунта и уровня грунтовых вод.

Видео описание

Какие особенности бетонных забивных свай? Мы поговорим о свайном фундаменте в нашем видео:

Расчет свайно-ростверкого фундамента

При строительстве на сложных грунтах, на участках с большим уклоном, либо при строительстве из кирпича, газобетонных или других блоков по верхней поверхности свай изготавливают ленту, которая называется ростверк. Выполнен он может быть монолитным из железобетона или сборным (сварным) из металлопроката. При расчете свайно-ростверкого фундамента к нагрузкам от сооружения добавляется еще и вес самого ростверка. При изготовлении ростверка из металлопроката, двутавра или швеллера, вес вычисляется умножением длины ленты на удельный вес профиля, который указывается в сортаменте. Для железобетонной конструкции – вычисляется объем бетона (площадь сечения ленты на длину) на плотность материала, равную 2400 кг/м3.

Видео описание

Как производятся сваи для фундамента? Какие особенности свайного фундамента? Плюсы и минусы свайного фундамента. Как происходит расчёт по проектам? Всё и больше в данном выпуске:

Заключение

Расчеты любого типа фундамента гораздо удобнее производить при помощи строительных калькуляторов, ведь отпадает потребность в поисках нужных параметров в различных справочниках. После ввода необходимых данных, таких как габаритные размеры и форма фундаменты, нагрузка на фундамент, тип грунтов, глубина промерзания и уровень грунтовых вод автоматически вычисляются конструкционные размеры и количество необходимого материала. Однако не следует забывать, что фундамент – важнейший элемент здания, определяющий прочность всей конструкции, поэтому все самостоятельные расчеты, не важно, по формулам или с применением калькуляторов – скорее, справочный материал, для примерного подсчета материалов и трудозатрат, а, следовательно, стоимости сооружения. Точные вычисления и составление рабочих чертежей лучше поручить специалистам.

Как произвести расчет свайного фундамента при помощи онлайн-калькулятора + вычисление количества свай и несущей способности

01.12.2018 4,523 Просмотров

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

  • Измеряемые.
  • Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

  • Состав слоев.
  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
  • Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

  • Величина нагрузки на основание.
  • Несущая способность опоры.
  • Схема расположения стволов.
  • Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

  • Стены дома.
  • Перекрытия.
  • Стропильная система и кровля.
  • Наружная обшивка, утеплитель.
  • Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
  • Вес людей и животных.
  • Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Читайте также:  Какой металл можно расплавить в домашних условиях?

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

  • Свайное поле.
  • Свайный куст.
  • Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Несущая способность винтовой сваи

Одним из определяющих факторов расчета винтового фундамента является несущая способность сваи. Для ее определения существуют общепринятые методики, учитывающие несколько факторов. Зная несущую способность сваи, можно рассчитать количество свай, необходимых для закладки устойчивого и надежного фундамента.

1. Строение винтовой сваи

Винтовая свая имеет четыре основных элемента:

  • Тело сваи в виде трубы
  • Наконечник, обеспечивающий легкое проникновения сваи в грунт
  • Лопасть сваи, с помощью которой свая вворачивается в землю
  • Оголовок, необходимый для обвязки свай

Конструкция винтовой сваи

Из этих элементов только сама труба, из которой изготовлена свая, а также лопасть имеют определяющее значение для сопротивления сваи нагрузкам. Труба выступает опорным столбом, на который давит здание, а лопасть образует дополнительную площадку, увеличивающую площадь соприкосновения сваи с грунтом. Тем самым лопасть уменьшает удельное давление на грунт.

2. Прочность трубы на сжатие

Почему в качестве опор для строительства выбираются металлоконструкции в виде трубы? Она имеет замкнутый контур, что придает опоре повышенную жесткость по сравнению с открытыми контурами швеллера или уголка. При равной массе металла конструкция трубы жестче, следовательно, расходы на трубные опоры оказываются ниже.

Существуют методики определения жесткости тех или иных труб, позволяющие выбрать их в качестве опор свайного фундамента.

В результате расчетов оптимальными для возведения фундаментов признаны трубы, выполненные из конструкционных марок стали, диаметром от 73 до 300 мм, с толщиной стенки от 4 мм для самых мелких труб. Чаще всего берутся рядовые трубы со сталью 20, как наиболее распространенные на рынке.

Большое значение имеет замкнутость и надежность контура трубы. Важно отметить, что для свай рекомендовано использовать только бесшовные трубы.

3. Нагрузки на грунт

В конечном счете, давление от здания, передающееся на сваю, передается на грунт. Поэтому несущая способность сваи – это не только способность материала сваи выдержать те или иные нагрузки, а величина, связывающая как прочность самой сваи, так и прочность грунта.

Несущая нагрузка опоры в общепринятом смысле – это такое давление, которое выдерживает свая от элемента стоящего на ней здания без ее продвижения вглубь грунта. Другими словами – это способность опоры уравновешивать давление от веса здания и силу сопротивления грунта.

Существует несколько методов определения несущей способности сваи:

  • Расчетный (теоретический)
  • Динамический
  • Пробный

Теоретический метод основан на табличных данных СНиП 11-17-77. В них приведены примерные значения несущей способности той или иной сваи в зависимости от того или иного грунта.

Приведем алгоритм расчета несущей способности сваи. Геологические испытания грунта на участке позволяют определить сопротивляемость грунтов. Для этого нужно знать состав грунта на той глубине, на которую погружается свая.

Основные нагрузки на фундамент

Табличные данные, полученные опытным путем, дают возможность оценить сопротивляемость того или иного грунта, то есть его несущую способность.

Приведем некоторые табличные значения из данных по сопротивлению глиняных и песчаных грунтов, наиболее распространенных для возведения зданий (в кг/см2):

Суглинки и супеси – 3-4

Пески средние – 15

Пески мелкие – 8

Пески пылеватые — 5

Насыпной грунт без уплотнения – 1

Насыпной грунт с уплотнением – 1.5

Особенности грунтов в расчете несущей способности свай

Сила F, с которой лопасть сваи давит на грунт, определяется по формуле:

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Площадь опоры приблизительно берется равной площади лопасти, в проекции, без учета ее изгиба. Упрощенно для расчета площади берется радиус лопасти, а площадь круга высчитывается по известной формуле S=пR2.

Обычно для свай различных диаметров лопасти выполняются по одним стандартам, т.е ширина лопасти увеличивается с увеличением диаметра трубы. Общепринятые стандарты для лопастей:

  1. Для трубы 89 мм – 250 мм
  2. Трубы 108 мм – 300 мм
  3. Трубы 133 мм – 350 мм

Следует отметить, что с углублением плотность грунта возрастает, что также вносить изменения в расчеты.

Для упрощения расчетов можно воспользоваться следующей таблицей для наиболее распространенных свай с диаметром 89 и 108 мм с лопастью 300 мм:

Тип грунтаНесущая способность сваи при глубине залегания
1,5 м2,0 м2,5 м3,0 м
Полутвердая глина4,75,46,06,7
Мягкая глина3,74,45,05,8
Тугопластичне суглинки3,94,65,36,0
Песок средний9,710,411,1
Песок мелкий6,37,07,7
Песок пылевидный4,95,66,3

4. Уменьшающие коэффициенты

Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что для простейших расчетов необходимо знать только прочностные характеристики грунта и площадь лопасти. При этом прочность грунта увеличивается с глубиной.

Однако, при упрощенной оценке данных параметров требуется ввести дополнительные коэффициенты, определяющие несущую способность с запасом надежности. Это связано с тем, что подробные изыскания не всегда проводятся, а данные берутся из таблиц для того или иного региона или приблизительного вида грунта.

Так, окончательный расчет следует вести по формуле:

Где N – несущая способность сваи, F – сила давления, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе, а yk – это коэффициент надежности.

Коэффициент надежности принимается с учетом количества опор и способов геологической разведки.

Его значение берется равным:

1,2 – при полном геологическом обследовании грунта. Он включает в себя зондирование и лабораторные исследования. Выполняется такое исследование специализированными лабораториями и, как правило, достаточно затратно. В частном строительстве практически не применяется.

1,25 – при проведении пробного вкручивания. Для этого в различные участки вкручивается эталонная свая, но определить нагрузочные параметры достаточно непросто без специальных знаний

1,4-1,75 – при использовании табличных (весьма приблизительных) значений для грунтов.

Таким образом, видим, что в расчет закладывается обычно до 75% надежности, т.е берется или количество свай, почти вдвое превышающих расчетные параметры.

5. Упрощенный расчет несущей способности

Приведем расчет несущей способности сваи 133 мм для глиняного грунта.

  • Площадь дома 6х6=36 м2
  • Вес дома – 48 тонн (рассчитан из усредненного веса стен, перекрытий, кровли)
  • Грунт – глиняный
  • Периметр наружных стен – 24 м
  • Несущих стен – нет
  • Диаметр сваи 133 мм с лопастью 350 мм

Рассчитываем прочность основания. Из приведенной таблицы подставляем значение порядка 6 кгс/м2. Площадь лопасти составит около 950 см2

Рассчитываем несущую способность:

С учетом коэффициента 1,75 оптимизированная несущая способность будет равна N=5,8/1,75, что составит приблизительно 3,3 тн.

То есть свая диаметром 133 мм и лопастью 350 мм имеет несущую способность порядка 3,3 тонн. Это значение далее можно использовать в расчете фундамента в целом.

Для этого нужно только разделить вес дома на несущую способность одной сваи. Получаем, что для установки винтового фундамента потребуется 58/3,3=17,6. То есть округленно с поправкой в большую сторону понадобится 18 свай.

Общий периметр задан 24 метра, следовательно, сваи нужно устанавливать с шагом 24/18=1,33 м

Точнее шаг установки свай определим с учетом того, что по одной свае нужно обязательно ставить по углам здания. Тогда вдоль периметра нужно установить 18-4=14 свай. Шаг их установки при одинаковой длине стен составит 24/14=1,7 м.

Мы видим, что оставшиеся 14 свай не делятся равно по четырем стенам. В таком случае рекомендуется увеличить число свай до 20 (4 по углам и 16 по стенам), тогда на каждую стену будет приходиться по 6 свай, а шаг установки будет составлять 6/6=1 метр.

В реальности, если провести пробное вкручивание и убедиться что грунт соответствует табличным параметрам, можно уменьшить коэффициент. Тогда потребуется порядка 13-14 свай.

6. Учет неровности поверхности

Зачастую площадка, определенная под строительство дома имеет уклон. Он, конечно, также учитывается в определении несущей способности сваи на том или ином участке (это мы видим из данных в таблице). Очевидно, что чем больше уклон, тем большее количество свай нужно ставить под основание дома в данном участке. Либо можно выбрать сваи с более высокими параметрами – диаметром, шириной лопасти и т.д.

7. Заключение

Несущая способность винтовой сваи, как конструкции, складывается из трех основных параметров – диаметра трубы, ширины лопасти и глубины внедрения в грунт.

Расчет фундамента можно сделать самостоятельно, но при строительстве отвественных построек, таких как дм для постоянного проживания, лучше доверить профессионалам.

Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях. Для расчета несущей способности фундамента нами применяются самые современные методики. При этом выбирается оптимальные параметры применяемых свай.

Расчет несущей способности сваи

Определение несущей способности сваи

Несущая способность определяется по материалу и грунту. Из двух значений принимается меньшее для расчета. Расчет сваи по прочности производится в соответствии с методами проектирования железобетонных конструкций (ЖБК). Для висячих свай несущая способность по грунту всегда меньше несущей способности по материалу. Для свай-стоек несущая способность по грунту и по материалу примерно одинакова.

Для свай-стоек несущая способность по грунту в соответствии со СНиПом 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» определяется по формуле:

— коэффициент условий работы сваи в грунте;

— расчетное сопротивление грунта;

— площадь поперечного сечения.

Несущая способность висячих свай определяется четырьмя методами:

1) практический – с использованием таблиц СНиПа «Свайные фундаменты»;

3) статического зондирования;

4) испытание свай статической нагрузкой.

5.1.1. Практический метод. Несущая способность несущих свай определяется как сумма двух слагаемых расчетного сопротивления по боковой поверхности и сопротивления под нижним концом сваи:

γc – коэффициент условий работы;

γcR – коэффициент, зависящий от вида грунта под нижним концом сваи;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

A – площадь поперечного сечения сваи под нижним концом;

U – периметр сваи;

γcRi – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи;

fi – сопротивление грунта по боковой поверхности;

li – длина боковой поверхности сваи (li 2 м).

Читайте также:  Метизы для профнастила. Как выбрать?

5.1.2. Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине отказа сваи после отдыха.

Отказ – это величина, на которую погружается свая за один удар после отдыха. Висячим сваям, не добивая до проектной отметки, дают отдых (пески – одна неделя, супеси – 2 недели, глина — 3). После отдыха производят добивку сваи до проектной отметки и измеряют отказ сваи. По величине отказа по формуле Герсиванова определяется несущая способность сваи.

Динамический метод испытывается для контроля фактической несущей способности сваи на строительной площадке. Зная параметры сваебойного оборудования, определяется проектный отказ. Если фактический отказ оказывается больше проектного, то фактическая несущая способность сваи меньше проектной и, соответственно, в проект вносятся изменения.

5.1.3. Метод статического зондирования позволяет раздельно определять сопротивление сваи под пятой и сопротивление сваи по боковой поверхности. При статическом зондировании зонд при помощи домкрата вдавливается с постоянной скоростью 0,5 м/мин и измеряется величина сопротивления грунта погружению конуса и величина трения грунта по боковой поверхности. Замеры производят каждые 20 см. затем строят график.

Бывают следующие виды зондов:

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи:

— переходный коэффициент от сопротивления грунта под зондом при его погружении к сопротивлению грунта под забивной сваей;

— среднее значение сопротивления грунта под наконечником зонда на 1 d выше и 4 d ниже нижнего конца сваи.

Среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи:

(участки первого типа).

(участки второго и третьего типа).

Частное значение предельного сопротивления в месте зондирования:

Несущая способность сваи:

5.1.4. Метод испытания свай статической нагрузкой. Несущая способность сваи определяется путем испытания ее аналога статической нагрузкой.

На свая при помощи домкрата прикладывается ступенями нагрузка. Каждая ступень выдерживается до стабилизирующей осадки, затем строят график зависимости осадки от давления. За несущую способность принимается та, при которой осадка составляет 0,2 от предельно допустимой величины осадки.

Проектирование свайных фундаментов ведется в следующей последовательности:

1) определяется глубина заложения подошвы ростверка. Она не зависти от глубины промерзания грунтов, и определяется исключительно конструктивными потребностями;

2) производится выбор типа сваи, длины сваи и поперечного сечения. Тип и вид сваи выбирается исходя из инженерно-геологических условий в зависимости от сваебойного оборудования. Длина сваи выбирается в зависимости от геологических условий так, чтобы свая прорезала слабые грунты и заглублялась в слой прочных грунтов не менее 1 м. в зависимости от длины сваи выбираются размеры поперечного сечения сваи, выбирается тип и вид сваи;

3) определяется несущая способность сваи. Она определяется одним из четырех методов. Расчетная допустимая нагрузка на сваи определяется по формуле:

Fd — несущая способность сваи;

γn — коэффициент надежности, зависит от метода определения несущей способности сваи:

γn =1,4 при практическом методе;

γn =1,25 при зондировании;

γn =1,1 при статическом методе;

4) определяется количество свай в фундаменте по формуле:

N I — нагрузка по первой группе предельных состояний;

Р – расчетная нагрузка;

5) определяются размеры ростверка и производится его конструирование.

Размеры свай в плане:

Если n получилось 3, 1, то принимаем количество свай 4.

Железобетонные ростверки рассчитываются на продавливание колонной, сваей, на изгиб;

6) производится проверка сваи по несущей способности.

Проверка фактической нагрузки, приходящую на сваю:

— при центрально нагруженных свайных фундаментах фактическая нагрузка на сваю определяется по формуле:

— для внецентренно нагруженных фундаментов:

— сумма квадратов расстояний свайного фундамента до оси каждой сваи.

Если условия (*) не выполняются, то увеличивается количество свай.

7) определение осадки свайного фундамента.

Рассматривается условный фундамент, причем считается, что давление, действующее по подошве свайного фундамента, распределяется равномерно.

(для внецентренно нагруженных).

Если условие не выполняется, то увеличивают длину сваи или расстояние между сваями.

В случаях, когда в Таблица 6 .20 значения R указаны дробные, числитель относится к пескам, а знаменатель – к глинам.

В Таблица 6 .20 и Таблица 6 .21 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10м – от условной отметки, расположенной соответственно на 3м выше уровня срезки или на 3м ниже уровня подсыпки.

Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений текучести IL пылевато-глинистых грунтов значенияR иfi определяются интерполяцией.

Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по материалам статического зондирования, значения по Таблица 6 .20 для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличивать на 100%. При определении степени плотности грунта по материалам других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков по Таблица 6 .20 следует увеличить на 60%, но не более чем до 20МПа.

Значения расчетных сопротивлений R по Таблица 6 .20 допускается использовать при условии, если заглубление сваи в неразмываемый и несмываемый грунт составляет не менее 3м.

Значения расчетного сопротивления R под нижним концом забивных свай сечением 0,15х0,15м и менее, используемых в качестве фундаментов под внутренние перегородки одноэтажных производственных зданий, допускается повышать на 20%.

Для забивных свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL >0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.

При определении по Таблица 6 .21 расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай-оболочек и свай fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2м.

Значения расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай fi следует увеличивать на 30% против значений, приведенных в Таблица 6 .21.

Расчетные сопротивления супесей и суглинков с коэффициентом пористости e

Какие бывают виды светодиодных лент

Светодиодные ленты популярны, поскольку простота и удобство работы с ними позволяют реализовать множество идей. Причем сделать это можно не только быстро, но и относительно дёшево и без особых знаний. Ленты легко гнутся и повторяют очертания интерьера или предметов. Они могут использоваться в качестве подсветки и для основного освещения. В этой статье мы рассмотрим какие бывают светодиодные ленты.

Содержание статьи

Устройство

Светодиодная лента – это линейный источник света. Конструктивно она представляет собой гибкую печатную плату на клейком основании. На ней расположены светодиоды. Она нарезается кратными отрезками по линии отреза, она наносится между контактными площадками.

Не заламывайте ленту и не изгибайте её в одном месте – все повороты должны происходить плавно, а повороты под прямым углом делайте с помощью специальных коннекторов. Минимальный радиус изгиба от 2 до 5 сантиметров (в зависимости от модели).

В зависимости от количества светодиодов на 1 метр отличается кратность нарезки по длине. Например, для 12В светодиодной ленты кратность нарезки зависит от количества светодиодов на метр – обычно это 3 штуки в секции. На рисунке ниже выделена 1 секция, там же видна и линия разреза – на ней изображена полоса и ножницы.

Если лента с большим количеством светодиодов, например, 120 штук на 1 метр, то их располагают в два ряда. Ниже вы видите 24В LED-ленту. У неё в одной секции 6 светодиодов, а в изображенной модели 2 ряда по 6 на одном отрезке.

Изделия, рассчитанные на 220 вольт тоже можно разрезать, но там секции гораздо длиннее, а именно кратность реза равна 1 метру или 60 светодиодам, а модели где 120 светодиодов на 1 метр можно резать через каждые 50 см. Часто встречается комплект поставки из 2 метров 220В ленты и адаптера для питания (это обычный диодный мост – выпрямитель напряжения).

Светодиодные ленты, рассчитанные на 5 вольт, имеют кратность нарезки 1 светодиод. Их можно запутывать от USB или адаптеров для зарядки мобильных телефонов.

Но количество светодиодов в одной секции может отличаться, это зависит от схемы их соединения.

Классификация и маркировка

Разновидностей LED-лент достаточно много и у каждой есть свои особенности. Они отличаются по типу светодиодов и их количества, от этого зависит и световой поток, и потребляемая мощность изделия. Также есть различия по напряжению питания, влагозащите и прочим параметрам.

По напряжению питания ленты можно разделить на такие виды:

Наиболее распространены 220 и 12-вольтовые типы led-ленты. Например, 12-вольтовые бывают на:

120 штук на 1 метр.

На рисунке ниже вы видите длину отрезка для разной плотности светодиодов.

Количество светодиодов в одном метре зависит как от питающего напряжения, так и от конструкции конкретного изделия.

Но количество светодиодов на 1 метр не является основным в вопросе влияния на излучаемый световой поток и потребляемую мощность. На это влияет и тип светодиодов, они бывают таких типоразмеров:

На самом деле видов используемых светодиодов много, и в продаже можно найти ленты с любым их типом. Их характеристики мы рассматривали в статье Виды, характеристики и маркировка SMD-светодиодов.

Последним отличием присущим всем видам лент является класс пылевлагозащиты IPxx. Где вместо xx – цифры и чем они больше, тем большая защита от влаги обеспечена изделию. Типовые варианты:

IP20-23 – фактически защита отсутствует, такую ленту можно использовать в сухих и не пыльных местах.

IP65 – наиболее распространена, допускается попадание капель и струй воды, а значит и эксплуатация на улице и в сырых местах.

IP67 – напоминает по конструкции шнур дюралайт, на концах ленты устанавливаются заглушки для её герметичности. Может использоваться в воде. Может обозначаться как Waterproof, WP или W65.

IP68 – самый защищенный вариант, также может использоваться в воде, допускает освещать бассейны и водоёмы, располагая изделие на дне. Может обозначаться как ExtraWaterproof, EWP или W68.

Маркировка выглядит и расшифровывается следующим образом.

RGB-ленты

Многоцветные светодиодные ленты или RGB чаще всего выполняются на светодиодах типа 5050. Они отличаются от остальных видов тем, что в их корпусе расположено три кристалла типа тех, что используются для 3528. На рисунке ниже вы видите сравнение белых светодиодов 3528 и 5050.

Благодаря этому получается использовать три основных цвета для формирования множества оттенков: красный, зелёный и синий. На рисунке ниже изображен внешний вид RGB 5050.

Соответственно ленты с RGB-светодиодами подключаются 4-мя проводами. Общий плюс и минус от каждого из цветов. Для их работы нужно использовать специальный RGB-контроллер.

Кроме лент с трёхцветными светодиодами бывают RGB-ленты с одноцветными светодиодами, в таком случае принцип их работы подобен, отличие лишь в том, что могут использоваться светодиоды отличные типоразмером от 5050, а значит и выдавать иные показатели светового потока (более яркие или наоборот тусклые) в них светодиоды чередуются по цветам.

Но в последнее время появилось больше моделей, к ним можно отнести RGBW и RGBWW, они также бывают в разных исполнениях. Вариант первый – четырёхконтактные светодиоды 5050 пример такого решения вы можете видеть ниже, но помните в этом случае они уже используют 5 проводов для подключения – общий плюс и минуса от красного, зелёного, синего и белого каналов. Нужен также и RGBW контроллер. Такое решение позволяет добиться большего варианта оттенков подсветки и её яркости в частности в белом цвете.

Другой вариант – когда используются трёх контактные 5050, поочередно чередующиеся многоцветные RGB-чипы и обычные белые холодного или тёплого свечения (это видно на фото – цвет люминофора отличается).

RGBWW можно расшифровать как Red, Green, Blue, Warm white + white, тогда один светодиод излучает нейтральный или холодный белый, а другой тёплый. Также требует следующего вида контроллеров – пятиканальных, в данном случае для подключения используется 6 проводов.

Адресная светодиодная лента

Отдельный тип ленты, который позволяет делать не просто подсветку, а целые светодиодные мониторы – это адресная светодиодная лента. Её отличие заключается в том, что вы можете управлять цветом свечения каждого светодиода по отдельности. Её часто называют «умная светодиодная лента» или «smart led strip».

Их производят в лентах или модулях на основе микросхем WS2811, что изображено на рисунке ниже.

Или же на базе чипов WS2812B – это светодиод с упомянутой выше микросхемой, но в одном корпусе типоразмера 5050.

Также есть модель WS2812S с шестью выводами для раздельного питания светодиода и микросхемы.

В продаже можно найти и интересные модули разных форм, как например кольцевой изображенный ниже.

Ленты также возможно отрезать по линии с отметкой.

Так они выглядят «в бою»:

Интересно:

Есть выводные 5мм светодиоды совместимые по протоколу с предыдущими, их маркировка PL9823.

Чтобы представить, как такое устройство может работать посмотрите видео:

Особенность устройства заключается в том, что вы передаёте на вход DIN пачку из 24 бит, по 8 бит на значение для ШИМ-управления каждым из цветов – после чего подаётся сигнал они передаются на DO (DOUT), который соединяется со следующим светодиодом. Получается нечто подобное сдвиговому регистру и последовательному вводу данных. При этом ШИМ работает на частоте 400 Гц, что незаметно глазу, но всё же заметно при съемке видео.

Стоит отметить, что здесь передача данных происходит по одному проводу, поэтому нельзя организовать классические пачки из единиц и нулей. Поэтому длинна импульса определяет, что примет чип – ноль или единицу.

Подробнее это рассмотрено в видео:

Нюанс: Цвета идут в порядке «зелёный-красный-синий», а не как обычно «красный-зелёный-синий».

Недостатком является то, что если один из светодиодов сгорит – то перестанут светиться и те что расположены в цепи после него, так как данные дальше передаваться не будут.

Поэтому (а может и по другим причинам) была разработана следующая модификация – это чипы WS2813, они также с шестью выводами.

Внимательные могли заметить, что появился «BIN». Он соединяется с DIN предыдущего светодиода, таким образом при появлении сгоревшего пиксела (светодиода в ленте или матрице) данные в любом случае передаются, подробнее этот вопрос рассмотрен на этом видео.

Есть и контроллеры для подобных лент. С их помощью можно управлять свечением светодиодов со смартфона.

Не менее интересна и модель контроллера на плате ESP8266, о которой мы говорили в этой статье – Способы дистанционного управления микроконтроллером.

Заключение

Мы рассмотрели основные виды светодиодных лент. Если вас заинтересовал последний пример – адресная лента – пишите об этом в комментариях и мы обязательно подготовим для вас статью!

Оцените статью
Добавить комментарий