Расчёт свайного ростверка для свайного фундамента, примеры, формулы
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.
Оглавление:
- Расчет свайного фундамента с ростверком
- Как делается расчет
- СНИП для проведения полного расчета свайного ростверка
- Что учитывается при расчетах
- Пример расчета
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.
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.
По ростверку:
- 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 м2 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:
Оставить заявку
Онлайн-калькулятор расчета ростверка свайного фундамента, расчет бетона, арматуры, опалубки
Содержание
- Онлайн-калькулятор расчета ростверка
- Параметры
- Арматура
- Объем бетона
- Опалубка
Любое строение должно опираться на прочное, надежное и долговечное основание. Свайно-ростверковый фундамент широко применяется при возведении частных домов. Что он из себя представляет?
Это конструкция, состоящая из двух основных составляющих:
- вертикальных свай, погруженных в грунт на необходимую глубину;
- пояса обвязки, опирающегося на сваи. Собственно, это и есть ростверк. Выглядит, как традиционная железобетонная лента.
Важное условие — выполнение единого арматурного каркаса со свайным полем.
Воспользовавшись нашим онлайн-калькулятором расчета ростверка, Вы сможете определить его параметры, а также необходимый расход:
- арматуры для монтажа укрепляющего каркаса;
- бетона для заливки;
- древесины для строительства опалубки.
Вычисления не занимают много времени, достаточно ввести необходимые данные.
Параметры
Для расчета ростверка необходимо знать его геометрические характеристики. Это:
- Длина и ширина. Показатели зависят от габаритов будущего здания.
- Толщина. Необходимо учитывать, что фундамент должен быть шире возводимых стен.
- Высота. Расчет производится для высокого (приподнятого над поверхностью земли) ростверка, поэтому в учет не идет высота его заглубления.
- Общая длина внутренних перемычек. Параметр учитывается при строительстве здания с внутренними помещениями (комнатами).
После введения метрических данных в калькулятор расчета ростверка программа определит следующие показатели.
- Внешний периметр — границы, повторяющие контур строения.
- Общую длину — периметр с общей длиной внутренних перемычек.
- Площадь подошвы — квадратура контакта фундамента с грунтом. Полученные значения помогут для определения площади гидроизоляции.
- Площадь боковой поверхности — поможет в дальнейшем для определения необходимого количества утеплителя для наружной стороны бетонного основания.
Фото из открытых источников
Арматура
Расчет армирования ростверка – не менее важный этап строительства. Стальной каркас помогает фундаменту справиться с нагрузками, повышает его упругость, увеличивает период «жизни» основания здания.
Расчет необходимого количества арматуры для ростверка с нашим онлайн-калькулятором очень прост.
Перед этим нужно определить схему каркаса. И после этого занести показатели в соответствующие поля для дальнейшего расчета. Это:
- Количество поясов. Как правило, планируется два продольных: верхний и нижний.
- Количество рядов в каждом поясе. Это количество продольных стержней в конструкции каждого пояса. Учитываются и дополнительные (промежуточные) пояса, если таковые предусмотрены схемой армирования.
- Шаг поперечных и вертикальных стержней.
После внесения всех данных Вы получите исчисления, в которых будут указаны длины необходимой арматуры: продольной, поперечной, вертикальной и общей.
Монтаж армопояса для ростверкаФото из открытых источников
Объем бетона
Определение количества кубометров раствора для заливки фундамента — важная составляющая технологического процесса строительства. Расчет ростверка фундамента дома «на глазок» приведет к нежелательным результатам и дальнейшим негативным последствиям.
Если бетона будет недостаточно, залитый в несколько приемов фундамент потеряет однородность. Физические и химические свойства различных замесов отличаются. Неизрасходованные излишки смеси также нежелательны, так как весь объем оплачен.
Расчет бетона для ростверка с помощью нашего калькулятора прост и удобен, программа выдаст готовый необходимый объем бетона.
Опалубка
Наш калькулятор расчета свайного ростверка поможет определить необходимое количество пиломатериала для сооружения опалубки. Конструкция придаст фундаменту форму и удержит раствор до нужной степени затвердевания.
Для расчета опалубки помимо параметров самой конструкции вносятся геометрические показатели доски: ширина, длина и толщина. По окончанию вычислений сформируются результаты.
Опалубка для высокого ростверкаФото из открытых источников
Строительство свайно-ростверковых фундаментов возможно на торфяниках и наклонном рельефе. Широко применяется на сыпучих грунтах и в сейсмоопасных районах.
Быстро и доступно определить необходимое количество материалов можно, воспользовавшись нашим онлайн-калькулятором расчета ростверка.
Дизайн моста| Учебное пособие по анализу ростверка мостовых настилов в соответствии с британскими стандартами
Индекс
1. Геометрия
2. Свойства элементов
3. Консольные пешеходные дорожки
4. Несущие опоры
5. Нагрузка
6. Постоянная загрузка
7. Загрузка в реальном времени
8.Результаты
9.Примеры загрузки
1.Геометрия
Ростверки наиболее широко используются для расчета балочных и плитных настилов мостов. Настилы из сплошных плит обычно моделируются с использованием конечных элементов, однако для этого типа настила можно использовать ростверки с достаточно точными результатами.
Продольные элементы ростверка выполнены в виде главных балок, а поперечные элементы в виде плиты перекрытия и диафрагменных балок.
Шаг поперечных элементов ростверка выбирается примерно в 1,5 раза больше шага основных продольных элементов, но может варьироваться в пределах 2:1. Поперечные элементы требуются в положениях диафрагмы, и для достижения элемента в середине пролета должно быть нечетное количество элементов.
В случае косых настилов поперечные элементы должны располагаться ортогонально основным элементам (см. рис. 3) для достижения правильной величины моментов и прогибов. Однако такое расположение может быть непрактичным для малых углов перекоса (ниже 35 o ), и обычно используется косая сетка (см. рис. 2). Косая сетка имеет тенденцию немного завышать величину моментов и прогибов и поэтому считается безопасным решением. Свойства сечения поперечных стержней в косых сетках следует рассчитывать с использованием ортогонального шага; ширина поперечного элемента на рис.2 составляет 1,641 м, а не 1,667 м.
2.Свойства элемента
Инерция изгиба и инерция кручения требуются для всех элементов модели ростверка. Сечения элементов, представляющих настил на рис. 1, показаны на рис. 4 и рис. 5 ниже.
Внутренний изгиб композитных секций можно рассчитать с помощью подходящей формы. Электронную таблицу Excel с использованием координатной геометрии можно загрузить, нажав здесь. Свойства стержня для ростверка рассчитываются для локальной оси стержня, как показано, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что вы используете правильные обозначения. Если используется электронная таблица, то I xx из электронной таблицы будет введено как I y для показанной локальной оси стержня. Точно так же I yy из электронной таблицы будет введено как I z , а инерция кручения J будет введена как I x .
Аппроксимация инерции кручения стержня получается путем разделения сечения на составляющие прямоугольники, как показано на рис.4.
Момент инерции кручения для прямоугольника определяется выражением J=k 1 b 3 b макс.
где:
b — длина короткой стороны
b max длина длинной стороны
k 1 = {1-0,63(b/b max )(1-b 4 /12b 4 max )}/3
Инерция кручения сечения является суммой инерций отдельных прямоугольников. Поскольку палубная плита используется как в продольных, так и в поперечных элементах, инерция этого прямоугольника уменьшается вдвое. Это относится только к инерции кручения, полный раздел используется для расчета инерции изгиба.
Калькулятор ниже можно использовать для проверки того, что инерция кручения продольного внутреннего элемента на рис. 4 составляет:
J=(0,5 * 1864 + 4042 + 4613)*10 6 = 9587*10 6 мм 4
Аналогично, инерция кручения поперечного внутреннего элемента (палубная плита 1641×185) на рис. 5 равна:
J=(0,5 * 3216)*10 6 = 1608*10 6 мм 4
3. Консольные пешеходные дорожки
Когда палуба консольно закреплена от края основных палубных балок, удобно дотянуть ростверк до парапетной балки, как показано на рис. 1, 2 и 3. Это упростит приложение нагрузки от тротуара и случайной нагрузки от колес .
Однако скручивающие эффекты в краевой балке могут быть значительно завышены в настиле балки и плиты, если элементы моделируются неправильно.
Большинство консольных эффектов должны вызывать изгиб плиты настила, а вторичные эффекты кручения должны вызываться в опорных краевых балках.
Если используется простой двумерный (2D) ростверк, то изгибающим эффектам консоли будет противостоять кручение в краевой балке. Это приведет к переоценке кручения краевой балки и недооценке изгиба палубы.
Некоторые программы ростверка позволяют смещать центриоиды стержней относительно 2D-плоскости (как показано на рис. 6). В качестве альтернативы можно использовать трехмерную модель, включив в модель жесткие вертикальные фиктивные элементы, хотя это решение усложняет геометрию.
4.Опоры подшипников
Большинство программ для ростверка позволяют моделировать опоры свободными, жесткими или подпружиненными. Пружинные опоры используются для моделирования упругой деформации подшипника или опорной конструкции. Резиновые подшипники деформируются под нагрузкой и оказывают значительное влияние на распределение нагрузки по палубе. Даже упругая деформация бетонных колонн может влиять на распределение нагрузки в сплошном перекрытии.
Простой линейно-лучевой анализ даст приблизительную величину реакции. Это позволит подобрать подходящую опору для модели ростверка. В качестве альтернативы можно выполнить расчет ростверка с жесткими вертикальными опорами и модифицировать его позже.
Используя расположение подшипников, показанное в нижней части веб-страницы «Выбор подшипников»:
- «Свободные и скользящие подшипники» будут зафиксированы или подпружинены в вертикальном направлении, а для направлений вращения применяются расцепители.
- «Фиксированный» подшипник будет зафиксирован или подпружинен во всех направлениях.
При использовании пружинных опор обычно приходится фиксировать один подшипник в вертикальном направлении для достижения стабильного решения.
Ростверк не анализирует нагрузку в плоскости, поэтому никакие продольные или поперечные ограничения не будут моделироваться.
5. Нагрузки
Все нагрузки пропорциональны элементам ростверка и стыкам (узлам) ростверка до расчета моментов, сдвигов и скручиваний. Во многих программах есть средства для применения патч-нагрузок и точечных нагрузок, которые не обязательно совпадают с соединениями или стержнями. Программа распределит эти нагрузки на стержни перед расчетом моментов, сдвигов и эффектов кручения.
Существует несколько способов распределения нагрузки на суставы, если в программе нет такой возможности. Показанная точечная нагрузка 48 кН, действующая в пределах сетки 600 квадратных, может быть пропорциональна паре противоположных элементов, а затем снова стыкам, как показано. Это распределение позволит достичь достаточно точных результатов.
Удобно прикладывать все нагрузки к конструкции как номинальные нагрузки. Коэффициенты нагрузки могут быть применены к комбинированным случаям, чтобы избежать ввода многочисленных вариантов нагрузки. Следовательно, загружения не должны быть слишком сложными. Например, конструкция проезжей части толщиной 150 мм рассматривается в BD21 как покрытие толщиной 100 мм с насыпью толщиной 50 мм и должна применяться как два варианта нагрузки, поскольку к насыпи применяются разные коэффициенты нагрузки, чем к покрытию.
6. Постоянная нагрузка
Постоянная нагрузка действует на основные лонжероны. Некоторые программы автоматически создают статическую нагрузку, применяя плотность к площади поперечного сечения стержня. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать двойного учета веса палубной плиты.
Суммарная статическая нагрузка (покрытие проезжей части, насыпь и покрытие тротуара и парапеты) вводится в виде равномерно распределенных нагрузок по длине продольных элементов ростверка. В некоторых программах есть возможность применять патч-нагрузки, которые можно использовать для наплавки при условии, что она имеет постоянную толщину.
7. Текущая нагрузка
Текущая нагрузка может состоять из нагрузки HA (udl + kel), нагрузки HB, пешеходной нагрузки, случайной нагрузки на колеса и ветровой нагрузки. Нагрузка на парапеты при столкновении учитывается только в том случае, если требуются парапеты с высокой степенью защиты. Горизонтальные нагрузки, такие как тяговое усилие, торможение и проскальзывание, обычно не учитываются, поскольку настил очень жесткий для сопротивления горизонтальным нагрузкам по сравнению с вертикальными нагрузками. Если настил не имеет очень высокого виража или крутого продольного уклона, компонент нагрузки в вертикальном направлении для проскальзывания и центробежных нагрузок будет пренебрежимо мал.
8.Результаты
Всегда рекомендуется проводить приблизительную проверку вывода по мере выполнения задания. Одна простая проверка состоит в том, чтобы получить общие реакции для каждого загружения, чтобы увидеть, согласуются ли они с оценкой общей нагрузки, приложенной в каждом загружении.
Кроме того, простой анализ линейной балки даст приблизительные моменты и сдвиги, которые можно сравнить с результатами для ростверка.
Электронную таблицу Excel, использующую распределение момента для проведения анализа линейной балки, можно загрузить, нажав здесь.
Как выполнить анализ ростверка настила моста с помощью Staad Pro
Анализ ростверка представляет собой достаточно точный метод анализа настила моста для оценки расчетного изгибающего момента, кручения, силы сдвига и т. д. Он был адаптирован для использования в большинстве компьютерных программ. во всем мире. По сути, метод аналогии с ростверком использует подход жесткости для анализа настила моста (Jaggerwal and Bajpai, 2014). Весь настил моста разделен на ряд продольных и поперечных балок (плоских сеток).
При расчете ростверка элементы сетки предполагаются жестко связанными, так что исходные углы между элементами, соединенными вместе в узле, остаются неизменными. Тогда непрерывность как крутящего, так и изгибающего момента существует в узловой точке сетки (Qaqish et al, 2008). Метод оказался надежным и универсальным для самых разных настилов мостов. Концептуально метод аналогии с ростверком пытается дискретизировать непрерывную или рассредоточенную жесткость моста и концентрировать ее на отдельных продольных и поперечных элементах.
Рис. 1: Эквивалентный ростверк настила моста (Источник: Kalyanshetti and Bhosale, 2015 г.)- Идеализация физического настила в эквивалентный ростверк
- Оценка эквивалентной упругой инерции элементов ростверка
- Приложение и передача нагрузок на различные узлы ростверка
- Определение силовых реакций и расчетных огибающих и
- Интерпретация результатов.
Некоторые основные рекомендации по проведению анализа ростверка:
- Линии сетки располагаются вдоль центральной линии существующих балок, если таковые имеются, и вдоль центральной линии оставшейся плиты, как в случае настила тавровой балки.
- Продольные линии сетки на каждом краю располагаются на расстоянии 0,3D от края плитных перемычек, где D — глубина настила.
- Линии сетки должны располагаться вдоль линий, соединяющих подшипники.
- В каждом направлении обычно используется не менее пяти линий сетки.
- Линии сетки обычно берутся под прямым углом.
- Линии сетки в целом должны совпадать с центром тяжести сечения. Некоторые сдвиги, если это упрощает идеализацию, могут быть сделаны.
- Над непрерывными опорами могут быть приняты более тесные поперечные сетки. Это связано с тем, что изменение в большей степени зависит от профиля изгибающего момента.
- Для достижения наилучших результатов соотношение сторон, т. е. отношение шага сетки в продольном и поперечном направлениях, предпочтительно должно находиться в пределах от 1,0 до 2,0.
Хотя визуализировать модель ростверка настила моста несложно, необходимо тщательно продумать процесс, особенно если вы хотите моделировать в таком программном обеспечении, как StaadPro. В этом посте мы собираемся провести анализ ростверка модели настила моста, показанной ниже.
Предполагается, что промежуточные поперечные балки имеют глубину 700 мм и ширину 300 мм. Можно предположить, что профиль моста имеет форму, показанную ниже;
Чтобы адекватно представить аналогию с ростверком настила моста, мы дискретизируем настил, как показано на рисунке ниже. Если у вас есть AUTOCAD, рекомендуется тщательно наметить сетки и проверить все размеры и сечения, прежде чем переходить к моделированию в Staad Pro. На изображении, показанном ниже, я использовал AUTOCAD, чтобы показать расположение моих линий сетки, а сечения, которые они представляют, даны в легендах, которые следуют ниже.
Легенда, дающая описание линий, приведена ниже;
Зная это, мы можем перейти к Staad Pro для моделирования;
Шаг 1 : Запустите Staad и определите модель как пространственную конструкцию
Шаг 2: Создайте узлы на виде в плане, чтобы отразить общее расположение
Шаг 3: Соедините все узлы надлежащим образом 005
Это приводит нас куда-то сюда, как показано ниже. Убедитесь, что вы используете команду «подключиться» для скорости выполнения.
Шаг 4: Назначьте опоры
Поскольку на подшипниках будут сидеть только главные балки, мы смоделируем это, поместив одну опору на штифт, а другую на ролик. Вы можете получить поддержку роликов, используя команду «принудительно, но». Это дает вам возможность снять другие ограничения поддержки и оставить только вертикальную реакцию. То, что мы получаем, показано ниже.
Шаг 5 : Создание свойств и их назначение
Глядя на легенды выше, вы можете создать свойства раздела и назначить их там, где они должны быть. Если какой-либо раздел недоступен в Staad по умолчанию. Вам просто нужно ввести свойства раздела вручную. Обратите внимание, что для сечений перекрытий вы можете использовать параметр прямоугольника, чтобы определить его, у нас есть T-образная балка по умолчанию в Staad, в то время как нам придется определить L-образное сечение вручную.
Ниже показан пример модели с Т-образным сечением;
Шаг 6 : Применить транспортные нагрузки и проанализировать
При расчете ростверка равномерно распределенные нагрузки применяются к основным балкам, а тандемные нагрузки лучше применять как подвижные нагрузки. Например, используя Еврокоды, тандемная нагрузка 300 кН применяется к условной полосе 1 (150 кН на ось при расстоянии 1,2 м) шириной 2,0 м. Вы можете определить движущуюся нагрузку по своему усмотрению, основываясь на применяемых вами правилах. Staad автоматически распределяет эту нагрузку между участниками.
Как применить модель нагрузки 1 к автомобильным мостам
Для нашей модели, приведенной выше, была применена только эта нагрузка (для краткости другие нагрузки не учитывались), а прогиб решетки в разных местах показан на рисунках ниже;
Профиль прогиба, когда нагрузка находится в другом месте, показан ниже;
Таким же образом можно просмотреть внутренние силы, когда нагрузка находится в разных местах.