Как правильно рассчитать водосточную систему?

Расчет и определение оптимальной комплектации водосточной системы.

Водосток должен справляться с главной задачей — отводить любое количество воды с кровли. Расчет водосточной системы выполняют, чтобы определить его оптимальную комплектацию и избежать нарушений в работе.

Правильный подбор диаметров труб и желобов — залог работоспособности всей системы. Поэтому такую ответственную задачу, как рассчитать водосток, лучше передать профессионалам. Но для того, чтобы определить стоимость системы перед покупкой, в инструкциях к водостокам есть специальные таблицы и формулы. По ним можно предварительно рассчитать водосточную систему.

Последовательность расчета.

1. Собрать исходные данные

Расчет водосточной системы выполняют по плану кровли и чертежам фасадов или на основе обмеров.

Как посчитать водосток? Для расчета количества труб, желобов, крепежей и вставок между коленями нужно провести замеры здания.

1.1 Измерить высоту дома.

Чтобы узать нужную длину труб, измеряем расстояние от земли до карнизного свеса, обозначенное на рисунке H. Можно воспользоваться рулеткой, спустив один конец на землю.

Рис 1. Измерение высоты дома

1.2 Замерить длину карниза на каждом скате.

Для замеров используют длинномерную рулетку. Периметр карниза нужен для расчета общего метража желоба. А точный подбор количества осуществляют для каждого ската в отдельности.

1.3 Для расчета длины труб (стояка) ножно снять мерки с карнизного свеса, измерить рулеткой расстояние от земли до слива.

1.4 Определить площадь кровли.

Перед тем, как посчитать водосток, вычисляем эффективную площадь кровли. Чем она больше, тем больше дождевой воды предстоит отводить системе, поэтому на основе площади подобирают сечение труб. Расчет площади кровли производят для каждого ската в отдельности, а затем суммируют.

К примеру, если скат прямоугольной формы, то:

S — эффективная площадь поверхности кровли, м2;
В — фактическая ширина ската, м;
L — длина ската вдоль карниза, м.

Рис. 2. Площадь ската

Площадь скатов, которые имеют сложную форму, рассчитывается как площадь соответствующей геометрической фигуры.

Обобщенная формула для расчета количества труб диаметром 100 м: 1 водосточная труба на 100 м2 проекции кровли. Но суммарную площадь кровли можно использовать только для предварительного подбора количества сточных воронок. Расчет водосточной системы следует делать для каждого ската.

Совет. Расположение воронок и труб зависит также от длины карниза. Для карнизов длиной до 12м ливнеприемник можно установить в любом месте, свыше 12 м – ближе к центру карниза. При этом расстояние между воронками (ливнеприемниками) не должно превышать 24 м.

Рис. 3. Примеры размещения воронок

Чем сложнее форма кровли и архитектурные особенности здания, тем сложнее рассчитать водосточную систему. Количество ливнеприемников или стояков зависит от формы и площади кровли, а также от выбранного диаметра, о чем пойдет речь далее.

2. Подобрать желоба и трубы для ПВХ и металлических водостоков.

Зависимость сечения труб и ширины желобов от площади кровли указана в таблицах, прилагаемых к инструкциям по установке водостоков. У каждого производителя эти величины немного различаются согласно типоразмерам продукции.

Наиболее востребованы в коттеджном строительстве системы водоотведения, рассчитанные для скатов площадью не более 200 м2.

Площадь ската кровли, м2

Размеры элементов водостока, мм

Ширина желоба

Ширина трубы

1 стояк у края ската

1 стояк по центру ската

2 стояка

Табл. 1. Расчет водосточной системы PROFiL из ПВХ

1 стояк у края ската

2 стояка

Табл. 2. Расчет металлической водосточной системы Plannja

Подбирать систему нужно на основе площади кровли и пропускной способности водостока. Водосточные системы, представленные на Украине, в том числе, PROFiL и Plannja, рассчитаны на местное количество осадков. Придерживаясь рекомендаций производителей, можно определить параметры водостока.

3. Выбрать необходимые элементы водосточной системы

Состав комплектующих для водостоков у разных производителей может отличаться. Кроме основных элементов системы — труб и желобов — нужно использовать дополнительные комплектующие того же производителя: соединители, заглушки, крепежи. Тройники, ливневые колодцы, сетки для мусора обеспечат правильную работу водостока и сделают его эксплуатацию более удобной.

площадь кровли,пропускная способность водостока

таблицы 1, 2; раздел 4.3

количество углов здания

при обходе углов желобами

Держатель желоба (кронштейн)

расстояние между держателями

количество завершенных систем желобов

Сетка для мусора в желоб

для каждого карниза

раздел 4.4
для каждого стояка отдельно

Вставка трубы в «лебединую шею»

размер карнизного свеса

при выносе карниза более 300 м

Слив (колено стока)

количество объединенных стояков

выступы или объединение труб

при наличии ливневой канализации

Табл. 3. Элементы водостока, особенности их применения и расчета

Определившись с набором компонентов водостока для своего дома, приступаем к расчету количества каждого из них.

4. Как посчитать водосток — подробная инструкция

4.1 Количество желобов и углов.

Для всего периметра крыши рассчитывают приблизительное количество желобов по формуле:

где: L — общий периметр карниза.

Наиболее часто встречается стандартная длина желоба 3 м. После того, как рассчитали водосток, количество желобов уточняют подбором для каждого ската, чтобы минимизировать остатки. Углы желобов (внешние и внутренние) подсчитывают по количеству углов здания.

4.2 Соединители, заглушки и кронштейны желоба.

Соединители желоба для сращивания нескольких изделий для каждого карниза считаются отдельно по формуле ниже, потом суммируют:

Совет. При работе с ПВХ-водостоками соединитель монтируется так, чтобы между торцами желобов оставалось не менее 60 мм для компенсации линейного расширения.

Заглушки подсчитывают по факту. На одну завершенную систему желоба — 2 заглушки.

Количество кронштейнов для желобов зависит от шага их установки.

где: L_желоба — длина желоба на карнизе, для которого производится расчет.

i — шаг установки кронштейнов, который зависит от материала водостока.

0,3 — сумма расстояний от крайнего держателя до края ската с обеих сторон.

Рис. 5. Пример размещение кронштейнов желоба

устанавливают с интервалом 50 см

для металлического водостока

устанавливают с интервалом 60 см

крепят к лобовой доске

крепят к стропилам или обрешетке

из ПВХ и металла

4.3 Количество воронок.

Отвечая на вопрос как рассчитать водосток, мы определили количество и местоположение водосточных стояков (труб). Количество воронок принимают таким же. Проверить точность расчета можно по таблицам (таб. 1, таб. 2), подставляя свои значения площади ската и количества стояков.

4.4 Трубы, колени, соединители труб рассчитываются отдельно для каждого стояка.

где: H — высота от карниза до земли;

0,25 — расстояние от земли до слива;

Н_лш — высота «лебединой шеи»;

L_тр— длина самой водосточной трубы (3 или 4 м);

L_вставки—длина вставки в «лебединую шею», зависит от ширины карнизного свеса (М) и высоты «лебеиной шеи».

«Лебединая шея» — элемент для отвода трубы от карниза к стене. Он включает два колена под углом 45°, 60° или 70° у разных производителей и вставку трубы между ними. Обычно вставка требуется там, где ширина карнизного свеса более 250мм.
При расчете вставки можно ориентироваться на таблицы:

Ширина карнизного свеса M, м	Высота «лебединой шеи», м	Приблизительный размер вставки, м
0,5	0,3	0,6
0,6	0,4	0,8
0,8	0,5	1
1	0,6	1,3
1,2	0,7	1,5
1,4	0,8	1,7

Табл. 5. Размер вставки при колене 60°

Ширина карнизного свеса M, м	Высота «лебединой шеи», м	Приблизительный размер вставки, м
0,5	0,375	0,345
0,6	0,41	0,455
0,8	0,485	0,665
1	0,555	0,88
1,2	0,63	1,09

Табл. 6. Размер вставки при колене 70°

Как вариант — воспользоваться упрощенной схемой, измерив длину вставки между двумя коленами и прибавить 100 мм.

Рис. 7. Длина вставки

При расчете водосточной системы PROFiL (или другого ПВХ-водостока) для соединения труб стандартной длины 4 м используют соединители.

где: N_труб — количество труб в одном стояке.

Количество коленей определяется из расчета 2 колена трубы и 1 колено стока (слив) на каждый стояк или сливную воронку в системе.

Для организованного водоотвода на конце трубы вместо слива монтируют ливневой колодец. Если труба огибает выступы на фасаде или две трубы объединяет тройник, то это учитывают при расчете.

4.5 Держатели труб.

В завершении разговора о том, как рассчитать водосток, необходимо определить количество держателей для труб. Его высчитывают на основе длины трубы. Расстояние между держателями зависит от высоты здания:
до 10 м — 2 м;
выше 10 м — 1,5 м.

Системы из металла и ПВХ имеют свои особенности, которые нужно учесть при расчете. Чем сложнее архитектура здания, тем важнее применение вспомогательных элементов и их точный подбор. Перед тем, как посчитать водосток, определите перечень и количество всех необходимых элементов, включая крепления и аксессуары для водостока. Расчет водостока лучше доверить профессионалам, тем более, если здание имеет сложную крышу. Тогда система будет максимально соответствовать особенностям здания, что гарантирует ее долгую и эффективную работу круглый год. Дом будет надежно защищен от осадков. А еще продуманный расчет водосточной системы улучшит внешний вид всего дома, потому что используется оптимальное количество элементов для правильной работы водостока.

Расчет количества водосточных труб на кровле

При строительстве дачи или частного дома важно не забыть установить водосточную систему. Правильные расчеты и монтаж обеспечивает безопасное и быстрое удаление дождевой или талой воды с крыши. Если допустить ошибки на стадии проектирования, система водостока не сможет выполнять свои функции: вода будет попадать на облицовку, стены, окна и т.д.

Правила и требования к расчету водостоков
С чего начать
Последовательность расчетов

Правила и требования к расчету водостоков

Водосточная система необходима для защиты здания от дождевых и талых стоков

В строительстве все магистрали водоотведения делятся на две большие группы:

организованная;
неорганизованная.

Последняя получила такое название из-за того, что по скатам крыши вода стекает непосредственно на отмостку здания. При организованной системе дождевые или талые стоки стекают в определенное место.

Неорганизованные конструкции можно устанавливать только на плоских крышах. Преимущество у этого вида одно – нет нужды тратиться на детали. Перечень недостатков весьма обширный: вода оказывает разрушающее действие на отмостки, цоколь и стены, портит внешний вид всего строения.

Чтобы правильно посчитать водосточную систему на крышу, нужно предварительно ознакомиться с рядом требований и правил:

Максимальный интервал между водосточными трубами может составлять 24 метра.
Подвесной и/или настенный желоб можно монтировать при условии, что угол между стеной и скатом кровли составляет минимум 15 градусов.
Расчет диаметра водосточной трубы по площади кровли осуществляется следующим образом: 1 кв.м кровли *1,5 кв.см. сечения.
Уровень продольного наклона желобов должен быть равен не менее 2%.
Допустимая высота бортов – 12 см.

Эти правила и требования актуальны в регионах с минимальной вероятностью замерзания воды. Также рассматривается вариант монтажа универсальной системы в виде внутреннего водостока, который оснащен наружным водяным отводом. Конструкция чрезвычайно проста, но при этом эффективна. Она состоит из отводной трубки, стояка, воронки и выпуска. При необходимости стандартный комплект можно дополнить вспомогательными комплектующими или аксессуарами. В строительных магазинах большой ассортимент инструментов и материалов для создания водосточной системы.

Точно определить на глаз количество материала невозможно. При расчетах учитывается среднестатистическое количество осадков в год, конфигурация стропильной системы, а также правильность уклонов. Большую роль играет первый показатель, поскольку в регионах со средним количеством выпадаемых осадков достаточно установить даже самую простую систему, ей под силу будет справиться с поставленной задачей.

Также стоит обратить внимание на следующие рекомендации:

Нельзя кронштейн крепить к свесу кровли, последний под тяжестью дождевой или талой воды может дать трещину.
Следует ознакомиться со специфическими особенностями системы, определиться с количеством и местом точек, где она крепится к зданию. Нельзя крепить водосточные трубы на углу здания, так как порывы ветра могут ее повредить или вырвать вместе с куском «дома».

С чего начать

Основной характеристической особенностью системы является ее пропускная способность, т.е объем воды, который конструкция сможет отвести с кровли. Прежде чем приступать к расчетам, нужно учесть тип крыши и ее конфигурацию, частоту и количество выпадаемых осадков.

Для расчета количества осадков на определенную площадь водоотведения используют следующую математическую формулу: Q = S *q/ 10 000, где:

S – суммарная площадь крыши, с которой будет отводиться вода.
q – максимально возможная интенсивность осадков.
Q – количество осадков, которые приходятся на площадь водоотведения.

На основании полученных данных выбирают систему водоотведения, пропускная способность которой будет соответствовать имеющимся параметрам.

Последовательность расчетов

Выполнив все подготовительные работы, приступают к последовательному расчету водосточной системы.

Расчет количества водосточных труб зависит от числа водостоков и высоты здания.
Для вычисления количества требуемых желобов нужно длину карнизных свесов разделить на длину желоба.
Численность муфт для соединения желобов зависит от количества соединений.
Количество хомутов тоже зависит от численности соединений. Для каждого соединения понадобится минимум 1 хомут.
Численность кронштейнов, которые нужны для фиксации желобов. Для этого длину желоба делят на расстояние между кронштейнами. Максимальный интервал между пластиковыми изделиями – 60 см, а металлическими 70 см.
При монтаже незамкнутой системы вычисляют и количество необходимых заглушек для торцов. Например, двускатная щипцовая кровля состоит из двух ниток желобов, следовательно, понадобится 4 заглушки, по 2 с каждой стороны.
Численность водосточных воронок будет зависеть от количества используемых труб.
Количество угловых элементов определяется численностью наружных и внутренних углов здания. Подсчет угловых элементов осуществляется с целью свести к минимуму количество отходов.

Строгое соблюдение последовательности расчетов позволит узнать, сколько нужно водосточных труб на кровле и других деталей. При подсчетах нужно помнить о том, что каждый водоотвод рассчитан для площади крыши не более 100 кв.м. Рекомендуется устанавливать водостоки на каждый скат.

Для подсчетов монтажа наружного стока учитывают следующий ряд условий:

Если длина желоба 10 метров и менее, и отсутствуют препятствия, которые блокируют линейное расширение, будет достаточно всего одной воронки.
Если длина более 10 метров, или конструкция имеет препятствия, будет необходима дополнительная компенсирующая воронка. Ее устанавливают в конце уклона.
Если желоб полностью опоясывает дом по всему периметру, необходимо устанавливать совместную воронку и компенсаторы.

Подсчет численности водосточных воронок осуществляют на основании паспортных данных, где указана информация о пропускной способности и используемых методах крепления. Если крыша плоская, подсчет количества воронок происходит следующим образом: одна воронка нужна минимум на каждые 75 кв.см. Для вычисления шага между ними делят длину кровли на количество воронок.

Если нет времени или возможности самостоятельно производить расчеты, можно воспользоваться специальным техническим калькулятором в интернете. Достаточно ввести несколько параметров и система автоматически рассчитает количество необходимого материала.

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция	Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см	30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см	100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см	150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см	684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см	918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления	27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением	33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя	100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см	500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических	60 кг/кв.м.
керамочерепицы	120 кг/кв.м.
битумной черепицы	70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования	150 кг/кв.м.
от снега	определяется по табл. 10.1 СП “Нагрузки и воздействия” в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки	Коэффициент
Постоянная для: – дерева – металла – изоляции, засыпок, стяжек, железобетона – изготавливаемых на заводе – изготавливаемых на участке строительства	1,1 1,05 1,1 1,2 1,3
От мебели, людей и оборудования	1,2
От снега	1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

шаг свай;
длина сваи до края ростверка;
сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
М — масса здания без учета веса свай;
L — длина обвязки;
R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Рабочая арматура	длина стороны ленты 3м	от 12 мм
	Горизонтальные хомуты		от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой 80 см		от 8 мм

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузки	Расчет
Стены из кирпича	периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м3м = 90 м2; масса стен = (90 м2 684)*1,2 = 73872 кг
Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м	10м2,827,2кг*1,2 = 913,92 кг
Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт.	2шт6м9м500 кг/м2 1,3 = 70200 кг
Кровля	6 м9 м60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг
Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия	26м9м150кг1,2 = 19440 кг
Снег	6м9м180кг*1,4/cos30° = 15640 кг
ИТОГО:	184535,92 кг ≈ 184536 кг

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.

Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.

Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.

Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.

Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.

Расчет свай. Пример

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

Армирование ростверка свайного фундамента:

Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
Горизонтальные хомуты — 6 мм;
Вертикальные хомуты — 6 мм.

Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.

Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.

Буронабивной фундамент с ростверком расчет + пример

Фундаменты являются крайне ответственной частью любого здания. Появятся ли трещины на стенах, будет ли дом проседать со временем — все это зависит от того, насколько грамотно подобраны размеры и материалы для опорной части. Чтобы правильно запроектировать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется выполнить его расчет по несущей способности.

1 Расчет буронабивной сваи
- 1.1 Сбор исходных данных для расчета
- 1.2 Справочная информация
- 1.3 Порядок расчета
- 1.4 Армирование буронабивной сваи
2 Расчет ростверка
- 2.1 Армирование ростверка
- 2.2 Пример расчета свайного буронабивного фундамента
- 2.3 Расчет свай

Расчет буронабивной сваи

Несущая способность фундамента — это нагрузка, которую он сможет выдержать без разрушений, деформаций или других неприятных процессов. При конструировании буронабивного основания потребуется выяснить следующую информацию:

сечение элемента;
длина;
расстояние между отдельными сваями.

Расчет свай по несущей способности часто выполняется с заранее известным сечением фундамента. Эта характеристика зависит от имеющейся в наличии техники. В качестве исходных данных необходимо подготовить:

состав грунтов на участке;
сбор нагрузок на опору дома.

Сбор исходных данных для расчета

Перед тем, как рассчитать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется изучить свойства почвы на участке строительства. Выполнить это можно двумя методами: отрывка шурфов (глубоких ям) или бурение ручным инструментом. Изучение почвы проводят чуть глубже предполагаемой подошвы (примерно на 50 см). При выполнении работ необходимо анализировать каждый плат грунта, определять его тип.

Чтобы получить представление о том, какие бывают грунты, как правильно их различать, рекомендуется прочитать ГОСТ «Грунты. Классификация». Особого внимания заслуживает приложение А, в котором даны основные определения.

Следующий этап расчета буронабивной сваи и ростверка — сбор нагрузок. Его проще выполнять в тоннах. Для его выполнения потребуется знать объемы строительных конструкций и плотности материалов, из которых они изготовлены. Чтобы подсчитать массу здания нужно вспомнить простую формулу из школьной физики: «Массу мы легко найдем, умножив плотность на объем». В сбор нагрузок на фундаменты включают:

собственную массу опорной части (назначают ориентировочно);
массу перекрытий, стен, перегородок (проемы из общего объема лучше не вычитать);
полезную нагрузку на перекрытия (для жилых зданий эта нагрузка назначается 150 кг/м2 пола, берется на каждом этаже);
массу кровли;
снеговую нагрузку (зависит от климатического района строительства, расчет выполняется по СП «Нагрузки и воздействия»).

Совет! Для упрощения задачи снеговую нагрузку можно назначать по специальной карте или таблице. То есть без выполнения сложного расчета.

Найденную массу каждого элемента нужно умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Величина этого коэффициента зависит от материала, из которого изготовлена конструкция. Для снеговой и полезной нагрузок коэффициенты постоянны и составляют 1,4 и 1,2 соответственно.

Тип строительной конструкции	Коэффициент надежности по СП «Нагрузки и воздействия»
металлические	1,05
деревянные	1,1
железобетонные и армокаменные (например, кирпичные), изготовленные на заводе	1,2
железобетонные монолитные	1,3

Более подробную информацию о сборе нагрузок на фундаменты можно найти в статье «Сбор нагрузок на фундамент — пример».

Справочная информация

Чтобы правильно рассчитать буронабивной свайный фундамент потребуется знать прочностные характеристики грунта. Информацию об этом можно найти в ВСН 5-71. Для удобства далее представлены адаптированные таблицы из этого документа отдельно по каждому типу почв.

Таблица 1. Несущая способность глинистых грунтов в зависимости от консистенции и пористости на опорном участке сваи, т/м2.

Таблица 2. Несущая способность глинистых грунтов по длине буронабивной сваи, т/м2.

Таблица 3. Несущая способность песчаных грунтов, т/м2.

Таблица 4. Несущая способность крупнообломочных грунтов, т/м2.

Чтобы выполнить расчет сечения и расстояния между сваями необходимо выбрать одно или два (для глин) значения из приведенных в таблице в зависимости от результатов отрывки шурфов или бурения.

Порядок расчета

После внимательного изучения всех предыдущих пунктов для расчета свайно-ростверкового фундамента должна иметься следующая информация:

масса дома в тоннах и нагрузка на каждый погонный метр ростверка;
несущая способность грунта в тоннах на м2.

Чтобы найти нагрузку на погонный метр фундамента, нужно массу дома поделить на суммарную длину ростверка.

Несущая способность одной сваи находится по формуле:

P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), где

P — несущая способность каждой сваи фундамента;

R — прочность грунта, найденная по табл. 1, 3 или 4;

S — площадь сечения сваи на конце (формула для нахождения приведена далее);

u — периметр сваи;

fin — сопротивление почвы на боковой поверхности буронабивного свайного фундамента, найденное по табл. 2;

li — толщина слоя грунта, который оказывает сопротивление боковой поверхности;

0,7 и 0,8 — коэффициенты, которые учитывают однородность грунта и условия работы сваи.

Для сваи круглого сечения площадь находится через диаметр или радиус: S = 3,14*D2/4 = 3,14*r2/2. Здесь D и r — это диаметр и радиус соответственно.

Чтобы рассчитать расстояние между элементами фундамента требуется воспользоваться следующей формулой:

l — расстояние между сваями буронабивного фундамента;

P — несущая способность одной сваи, найденная ранее;

Q -нагрузка на погонный метр фундамента (масса дома делить на длину ростверка).

Совет! Перед началом расчета необходимо ознакомиться с СП «Свайные фундаменты». Минимальный диаметр свайного основания при длине элемента менее 3 метров составляет 30 см. Чтобы найти наиболее рациональное решение рекомендуется рассмотреть 2-3 варианта геометрических размеров свай. Для каждого случая находят расстояние между опорами и оценивают затраты на строительство. Выбирают наиболее экономичный вариант.

Подробный расчет расстояния между сваями с рассмотрением нескольких примеров может занять много времени. Но здесь перед будущим владельцем дома стоит выбор, что экономить: время или деньги.

Армирование буронабивной сваи

Рабочая арматура располагается вертикально вдоль сваи. В качестве нее используют пруты класса А400 (Аlll) диаметром 10-16 мм. Поперечную обвязку изготавливают из гладкой арматуры А240 (Al) диаметром 6-8 мм. В каждой свае должно быть не менее четырех рабочих вертикальных прутка.

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Вид арматуры		Диаметр прутов
Продольная (рабочее)	длина стороны ростверка меньше 3м	общее сечение всего армирования = 0,001ВH, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм
	длина стороны ростверка больше 3м	то же, но диаметр назначают не менее 12 мм.
Поперечное (горизонтальное)		6 мм
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см		6 мм
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см		8 мм

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные кирпичные стены 380 мм	(9 м(длина)2 шт + 7 м (ширина)2 шт)4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)0,38 м1800 кг/м3 (плотность кирпича)1,2 (коэффициент) = 118200 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка)	30 м (длина на весь дом)2,7 м (высота)27,2 кг*1,2 = 2645 кг
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм	2шт (на 2 этажа) 7 м (ширина дома )9 м (длина дома)160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) 1,3 = 26210 кг
Кровля	7 м9 м60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей)	2 шт 7 м9 м150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) 1,2 = 22680 кг
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва)	7м9м180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

Расчет свай

Вариант расчета сваи 1.

Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м2*0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м2 *3 м (длина сваи)) = 16,93 т.

u = 3,14*D = 3,14*0,4 = 1,26 м, где D — диаметр сваи.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (16,93 т)/(7,36 т/м) = 2,3 м. Шаг достаточно большой, можно уменьшить длину сваи до 2м.

Вариант расчета сваи 2.

В расчетах для предыдущего случая требуется заменить всего одно значение. Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м2*0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м2 *2 м (длина сваи)) = 13,41 т.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (13,41 т)/(7,36 т/м) = 1,82 м.

Вариант расчета сваи 3.

Рассмотрим еще один вариант с диаметром сваи 50 см и длиной 2 м.

S = 3,14*0,52/4 = 0,196 м2;

u = 3,14*D = 3,14*0,5 = 1,57 м.

Максимальное нагружение одной сваи = P = (0,7*72 т/м2*0,196 м2) + (1,57 м*0,8 *3,5 т/м2 *2 м (длина сваи)) = 18,67 т.

Расстояние между опорами = l = P/Q = (18,67 т)/(7,36 т/м) = 2,54 м.

Рекомендуется выбирать шаг свай приближенный к 2 м. В рассматриваемом случае оптимальным станет 2 вариант с фундаментами небольшого сечения и длины. Для более точного результата можно рассчитать расход материала во всех случаях и сравнить его.

Поскольку планируется строительство тяжелого кирпичного дома, в качестве рабочего армирования назначаем пруты побольше, диаметром 14 мм. Для изготовления поперечных хомутов используется арматура 8 мм.

Расчет железобетонного ростверка
Из массы дома, использованной при предыдущих вычислениях, необходимо вычесть массу свай. Получаем нагрузку в 208800 кг = 209 т.

Ширина ростверка = В = М/L*R = 209 т/ (32 м*72 т/м2) = 0,1 м. Требуемая ширина ростверка меньше ширины стены здания. Назначаем величину конструктивно 0,4 м. Свесы стены с ростверка не должны быть слишком большими, максимальное значение 0,04м. Высоту ростверка также выбираем конструктивно 0,5 м. Остается назначить армирование:

Рабочее принимается 0,001*0,6 м *0,5 м = 0,0003 м2 = 3 см2. По сортаменту подходят 4 стержня диаметром 10 мм, но по требованиям СП минимальное значение при длине стороны ростверка 6 м — 12 мм. Принимаем 4 прута диаметром 12 мм (два сверху и два снизу).
Поперечное армирование диаметром 6 мм.
Вертикальное армирование диаметром 6 мм (поскольку высота ленты менее 0,8 м).

Выполнение расчета позволит оптимально использовать материалы и рабочую силу на строительной площадке.

Пример расчета буронабивных свай: по несущей способности, минимальному расстоянию

Возведение любого фундамента начинается с проектирования. Расчеты и чертежи могут быть выполнены без привлечения специалистов, самостоятельно. Конечно, эти вычисления не будут иметь высокую точность и представят собой упрощенный вариант расчета, но они могут дать представление о том, как обеспечить несущую способность фундамента. Далее рассмотрены буронабивные сваи и пример их расчета.

Порядок вычислений

Конструкторские работы выполняют в следующем порядке:

изучение характеристик грунта;
сбор нагрузок на фундамент;
расчеты по несущей способности, определение расстояния между сваями и их сечения.

О каждом пункте по порядку.

Геологические изыскания

При массовом строительстве характеристики для расчетчиков подготавливают геологи. Они берут пробы грунта, проводят лабораторные испытания и дают точные значения несущей способности того или иного слоя, расположение грунтов с различными характеристиками. Если буронабивные сваи используются для частного домостроения, проводить такие мероприятия экономически невыгодно. Работу выполняют самостоятельно двумя способами:

шурфы;
ручное бурение.

Важно! Характеристики изучаются в нескольких точках, все из них располагаются под пятном застройки здания. Одна — обязательно в самой низкой части поверхности земли. Глубину разработки грунта при исследовании характеристик почвы назначают на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента.

Шурф — яма прямоугольной или квадратной формы, грунт изучают, анализируя почву стенок отрытого шурфа. При бурении выполняют анализ почвы на лопастях бура. Ознакомившись с ГОСТ «Грунты. Классификация», определяют тип почвы. Для некоторых типов оснований, потребуется определить консистенцию или влажность. С данным вопросом поможет таблица1.

Внешние признаки и способы	Консистенция
Глинистые основания
Если грунт сжимают или ударяют, он рассыпается на куски	Полутвердый или твердый грунт
Образец трудно разминать, при попытке разлома бруска, перед тем как распасться на две части он сильно изгибается	Тугопластичный
Сохраняет вылепленную форму, легко поддается лепке	Мягкопластичный
Мнется руками без затруднений, но не сохраняет вылепленную форму	Текучепластичный
Если образец поместить на наклонную поверхность, то он будет медленно по ней сползать (стекать)	Текучий
Песчаные основания
Рассыпается при сжатии в руке, не имеет внешних признаков наличия влаги	Сухие
Проверку выполняют с помощью фильтровальной бумаги, она должна оставаться сухой или сыреть через промежуток времени. При сжатии в ладони образец дает ощущение прохлады	Маловлажные
Образец кладут на фильтровальную бумагу и наблюдают сырое пятно. При сжатии создается ощущение влажности. Способен в течении некоторого времени сохранять форму	Влажные
Встряхивают образец на ладони, он должен превращаться в лепешку	Насыщенные влагой
Растекается или расползается без внешнего механического воздействия (в покое)	Переувлажненные

Определив по внешним признакам тип и консистенцию основания с применением ГОСТ «Грунты. Классификация» и таблицы, приступают к выяснению нормативных сопротивлений. Эти значения нужны для вычисления несущей способности фундамента и расчета расстояния между сваями.

Буронабивные сваи предают нагрузку не только на тот слой грунта, на который опираются, но и по всей боковой поверхности. Это увеличивает их эффективность.

В таблице 2 приводятся нормативные сопротивления оснований, в местах опирания на них подошвы буронабивных свай.

Коэффициент пористости грунта — это отношение объема пустот к общему объему породы. Чтобы вычислить размеры пор связных пород (глинистых) применяют такие величины как удельный и объемный вес.

Также при вычислении несущей способности буронабивных свай необходимо учитывать сопротивление по боковой поверхности. Значения для глинистых пород представлены в таблице 3.

Глубина, на которой залегает грунт, см	Нормативное сопротивление с учетом консистенции, т/м 2
Глубина, на которой залегает грунт, см	полутвердая и твердая	тугопластичная	мягкопластичная
50	2,80	0,80	0,30
100	3,50	1,20	0,50
200	4,20	1,70	0,70
300	4,80	2,00	0,80

Выяснив все необходимые данные, связанные с сопротивлением грунтов приступают к следующему пункту расчета по несущей способности фундамента.

Сбор нагрузок

Здесь необходимо учесть массу всех конструкций. К ним относятся:

стены и перегородки;
перекрытия;
кровля;
временные нагрузки.

Первые три нагрузки относятся к постоянным. Они зависят от того, из каких материалов будет строиться дом. Чтобы вычислить массу стен, перекрытий или перегородок берут плотность материала, из которого планируется их изготавливать, и умножают на толщину и площадь. При расчете кровли все немного сложнее. Нужно учесть:

подшивку;
нижнюю и верхнюю обрешетку;
стропильные ноги;
утеплитель (если он есть);
кровельное покрытие.

Можно привести средние значения для трех самых распространенных типов кровельного покрытия:

масса 1 м2 пирога крыши с покрытием из металлочерепицы — 60 кг;
керамической черепицы — 120 кг;
битумной (гибкой) черепицы — 70 кг.

К временным нагрузкам относят снеговую и полезную. Обе принимаются по СП «Нагрузки и воздействия». Снеговая зависит от климатического района, который определяют по СП «Строительная климатология». Полезная назначается в зависимости от назначения здания. Для жилого — 150 кг/м² перекрытий.

Вычислить все нагрузки недостаточно, каждую из них требуется умножить на коэффициент надежности.

коэффициент для расчета постоянных нагрузок зависит от материала и способа изготовления конструкции и принимается по таблице 7.1 СП «Нагрузки и воздействия»;
коэффициент для снеговой нагрузки — 1,4;
коэффициент для полезной в жилом доме — 1,2.

Все значения складывают и приступают к расчету буронабивных свай по несущей способности.

Формулы для вычислений

P = Росн + Рбок. пов-ти,

где Р — несущая способность сваи, Росн — несущая способность сваи у основания, Рбок. пов-ти — несущая способность боковой поверхности.

Росн = 0,7 * Rн * F,

где Rн — нормативная несущая способность из таблицы 2, F — площадь основания буронабивной сваи, а 0,7 — коэффициент однородности грунта.

Рбок. пов-ти = 0,8 * U * fiн * h,

где 0,8 -коэффициент условий работы, U — периметр сваи по сечению, fiн — нормативное сопротивление грунта у боковой поверхности буронабивной сваи по таблице 3, h — высота слоя грунта, контактирующего с фундаментом.

где Q — нагрузка на погонный метр фундамента от здания, М — сумма всех нагрузок от конструкций здания, вычисленная ранее, Uдома — периметр здания.

Важно! Если дом имеет большую площадь и предусмотрен монтаж внутренних стен, под которые будет устроен фундамент, их длину прибавляют к периметру для расчета расстояния между буронабивными сваями фундамента.

где P и Q — найденные ранее значения, а L — максимальное расстояние между сваями.

Расчет для вычисления расстояния между сваями фундамента обычно проводится несколько раз. При этом подбираются разные сечения и глубина заложения.

Важно! За счет того, что работает не только опорная часть буронабивного фундамента, несущая способность с увеличением глубины заложения в большинстве случаев повышается (зависит от характеристик основания для фундамента). При проектировании опоры для будущего дома рекомендуется рассмотреть несколько примеров, изменяя сечение и глубину заложения. Рассчитывается расстояние между сваями и их количество. После этого «прикидывается» смета (точные вычисления могут быть трудоемки, поэтому достаточно примерных значений), и выбирается наиболее экономичный вариант.

Перед расчетом нужно ознакомиться с СП «Свайные фундаменты». По требованиям этого норматива буронабивные сваи длиной до 3 метров рекомендуется предусматривать диаметром от 30 см.

Пример расчета

Геологические условия местности: на глубине 2 метра от поверхности почвы залегают суглинки тугоплатичные, далее на всю глубину исследования располагаются твердые глины с коэффициентом пористости 0,5.
Снеговая нагрузка — 0,18 т/м².
Требуется спроектировать фундамент под одноэтажный дом с мансардой. Размеры дома в плане — 4 на 8 метров, кровля с покрытием из металлочерепицы вальмовая (высота наружной стены по всем сторонам одинаковая), стены из кирпича толщиной 0,38 м, перегородки гипсокартонные, перекрытия — железобетонные плиты. Высота стен в пределах первого этажа — 3 метра, на мансардном этаже наружные стены имеют высоту 1,5 метра. Внутренних стен нет (только перегородки).

масса стен = 1,2 * (24 м (периметр дома) * 3м (первый этаж) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (плотность кирпичной кладки) = 88,65 т (1,2 — коэффициент надежности по нагрузке);
масса перегородок = 1,2 * 2,7 м (высота) * 20 м (общая длина) * 0,03 т/м² (масса квадратного метра перегородок) = 2 тонны;
масса перекрытий с учетом цементной стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (толщина) * 32 м²(площадь одного перекрытия) * 2(пол первого этажа и пол мансарды) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
масса кровли = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,06 т/м² = 2,3 тонны;
снеговая нагрузка = 1,4 * 4 м * 8 м * 0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
полезная нагрузка = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,15 т/м² * 2 (2 перекрытия) = 11,5 тонн.

Итого: М = 112,94 т. Периметр здания Uдома = 24 м, нагрузка на погонный метр Q= 160,55/24 = 6,69 т/м. Предварительно подбираем сваю диаметром 30 см и длиной 3 м.

По формулам для определения расстояния между сваями

Все необходимые формулы приведены ранее, нужно просто воспользоваться ими по порядку.

1. F= 3,14 D²/4(площадь круглой сваи) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 =0,071 м², U = 3,14 D = 3,14*0,3 м = 0,942м; (периметр сваи по кругу);

2. Pосн = 0,7 * 90 т/м² * 0,071 м2 = 4,47 т;

3. Рбок. пов-ти = 0,8 * (2,8 т/м² * 2 м + 4,8 т/м² * 1) * 0,942 = 7,84 т;

В этой формуле 2,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в тугопластичном суглинке, 2м — высота слоя суглинка, в котором располагается фундамент. Сопротивление находят по таблице 3. Там представлены значения для подходящей в данном случае глубины 50, 100 и 200 см. В расчет принимаем минимальное для того, чтобы обеспечить запас по несущей способности.

4,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в полутвердой глине, 1м — высота фундамента, располагающегося в этом слое. Последнее число в формуле — найденный в первом пункте периметр сваи. Значения 0,7 и 0,8 в пунктах 2 и 3 — коэффициенты из формул.

4. Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (полная несущая способность одной сваи);

5. L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м — максимальное значение расстояния между сваями (между центрами).

Назначаем расстояние 1,8 м. Т.к. длина наших стен кратна 2 м метрам, удобнее чтобы и расстояние между сваями было 2 м, для этого нужно немного увеличить несущую способность сваи, например увеличив её диаметр. Если полученное значение шага достаточно велико, разумнее найти минимальное, поскольку, чем больше расстояние между сваями, тем больше понадобиться сечение ростверка, что приведет к дополнительным затратам. По такому же принципу выполняют расчеты для уменьшенного диаметра. Рассчитывают применое количество материала для нескольких вариантов и подбирают оптимальное значение.

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.

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Изучение характеристик грунта

Схема буронабивного фундамента

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Сбор нагрузок

нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
нагрузка на ростверк.

Конструкция	Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см	30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см	100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см	150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см	684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см	918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления	27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением	33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя	100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см	500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических	60 кг/кв.м.
керамочерепицы	120 кг/кв.м.
битумной черепицы	70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования	150 кг/кв.м.
от снега	определяется по табл. 10.1 СП “Нагрузки и воздействия” в зависимости от климатического района

Тип нагрузки	Коэффициент
Постоянная для: – дерева – металла – изоляции, засыпок, стяжек, железобетона – изготавливаемых на заводе – изготавливаемых на участке строительства	1,1 1,05 1,1 1,2 1,3
От мебели, людей и оборудования	1,2
От снега	1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

шаг свай;
длина сваи до края ростверка;
сечение.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Сортамент стальной арматуры

Размеры ростверка и его армирование

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
М — масса здания без учета веса свай;
L — длина обвязки;
R — прочность почвы у поверхности земли.

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Содержание

Изучение характеристик грунта
Сбор нагрузок
Расчет сваи
Размеры ростверка и его армирование
Пример расчета

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Сбор нагрузок

нагрузка на сваю (с учетом ростверка),
нагрузка на ростверк.

КонструкцияНагрузка Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см 30-50 кг/кв.м. Деревянная стена толщиной 20 см 100 кг/кв.м. Деревянная стена толщиной 30 см 150 кг/кв.м. Кирпичная стена толщиной 38 см 684 кг/кв.м. Кирпичная стена толщиной 51 см 918 кг/кв.м. Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления 27,2 кг/кв.м. Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением 33,4 кг/кв.м. Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя 100-150 кг/кв.м. Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см 500 кг/кв.м. Пирог кровли с использованием покрытия из листов металлической черепицы и металлических 60 кг/кв.м. керамочерепицы 120 кг/кв.м. битумной черепицы 70 кг/кв.м. Временные нагрузки От мебели, людей и оборудования 150 кг/кв.м. от снега определяется по табл. 10.1 СП ‘Нагрузки и воздействия’ в зависимости от климатического района

Тип нагрузкиКоэффициент Постоянная для:- дерева- металла- изоляции, засыпок, стяжек, железобетона- изготавливаемых на заводе- изготавливаемых на участке строительства 1,11,051,11,21,3 От мебели, людей и оборудования 1,2 От снега 1,4

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

шаг свай,
длина сваи до края ростверка,
сечение.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая,
R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта,
S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности),
u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента,
fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше,
li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно),
0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Размеры ростверка и его армирование

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки),
М — масса здания без учета веса свай,
L — длина обвязки,
R — прочность почвы у поверхности земли.

Рабочая арматура длина стороны ленты 3м от 12 мм Горизонтальные хомуты от 6 мм Вертикальные хомуты лента высотой 80 см от 8 мм

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузкиРасчет Стены из кирпича периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м,площадь стен = 30 м*3м = 90 м2,масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м 10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт. 2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг Кровля 6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия 2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг Снег 6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг ИТОГО: 184535,92 кг ≈ 184536 кг

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.

Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.

Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.

Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.

Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.

Расчет свай. Пример

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

Армирование ростверка свайного фундамента:

Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм,
Горизонтальные хомуты — 6 мм,
Вертикальные хомуты — 6 мм.