Mříže spolu s na nich umístěnou nadzákladovou částí jsou tuhé konstrukce, jejichž deformace lze zanedbat. V tomto ohledu jsou mříže mostních podpěr považovány za nekonečně tuhé, což poněkud zjednodušuje výpočty. S touto hypotézou se uvažuje, že deska a piloty v ní uložené při působení vnějšího zatížení se posunou společně jako celek.
Nejúplnější vlastnosti provozu pilotových základů s vysokými mřížemi lze posoudit, když jsou uvažovány jako staticky neurčitý prutový systém. Výpočet pilotových základů s vysokými rošty vychází z předpokladu, že nekonečně tuhá deska spočívá na pružných sloupcích (pilotách, jejichž hlavy jsou pevně vetknuty do roštové desky. Spodní konce pilot jsou pružně zapuštěny do země. Čím větší bude horizontální a vertikální zatížení, tím větší bude hloubka podélného stlačení a ohybu pilot, to znamená, že poloha pilot v zemi závisí na vnějším zatížení a jejich tuhosti. V praxi navrhování pilotových základů s vysokými mřížemi statické schéma je přijato na základě těchto ustanovení:
pilotový základ je proveden ve formě prostorového staticky neurčitého systému sestávajícího z nekonečně tuhého příčníku – mřížové desky a pružných tyčí – piloty dole kloubově uložené a nahoře pevně zapuštěné do příčky (obr. 9.1, Obr. а). Poloha tyčí (pilot) je určena souřadnicemi xiAi na spodní úrovni grilovací desky a úhel i odchylky os pilot od svislice;
odpor zeminy obklopující každou hromadu a její posuny jsou zohledněny zavedením dvou pevných upevňovacích prvků, z nichž jeden zabraňuje pohybu hromady podél její osy a druhý v posunutí přes osu a rotaci. Vzdálenost l1 k prvnímu z těchto upevnění se nazývá kompresní délka a vzdálenost l2 od hlavy piloty po druhé upevnění – délka ohybu.
Délka komprese l1 se určuje podle vzorce:
pokud má hromada rozšířenou patu, pak
kde l – volná délka piloty, rovna vzdálenosti od základny desky k povrchu půdy po její erozi, m; E je modul pružnosti materiálu vlasu, kPa (tf/m 2 ); A – plocha průřezu hromady, m 2; P – návrhové dovolené zatížení piloty, kN (tf); h je hloubka ponoření hromady do země, m; A – nosná plocha piloty, určená největším průměrem, m 2; Chlavní – koeficient půdního lože pod patou, kN / m 3, (tf / m 3).
Rýže. 9.1. Podmíněné upevnění pilot ve výpočtovém schématu základu s vysokou mřížkou: а – schéma výpočtu; б jsou pozitivní směry pohybu.
Součinitel zasypání pod spodním koncem piloty ve svislém směru
kde C je koeficient půdního lože pod patou piloty, kN/m 3 , (tf/m 3 ); dhlavní – průměr piloty au pilot s rozšířenou patou – největší průměr rozšíření.
Pro nekamenitou půdu v hloubce paty piloty h, počítáno od vypočteného povrchu půdy, menší nebo rovno 10 m
kde K je koeficient úměrnosti kN/m 4 (tf/m 4 ), převzatý podle [16, s. 35, tab. 1].
Délka ohybu l2, m je určeno vzorcem:
kde EJ je příčná tuhost dříku piloty, kNm 2 ,(tfm 2 ); bp – vypočtená šířka piloty, m, rovná se: pro piloty s průměrem dříku 0,8 m nebo větším bp = d + 1 m, a pro ostatní velikosti sekcí bp = 1,5d + 0,5 m; c = 3 – koeficient pracovních podmínek; d je vnější průměr zaoblení nebo strany pravoúhlého průřezu pilot v rovině kolmé k zatížení, m.
Vzhledem k tomu, že systém při reálném zatížení má nepatrné posuny a pracuje v pružném stavu, je při výpočtu použit princip nezávislosti na působení sil. To umožňuje vypočítat různé reakce systému bez zohlednění jejich vzájemného ovlivňování. Výpočet se provádí posuvovou metodou pro celý základ jako celek. Hlavním systémem je plochý rám, jehož příčka v bodě O je upevněna proti vodorovným u, svislým posuvům v a proti pootočení , jejich znaky jsou na obr. 9.1, б.
Systém kanonických rovnic má tvar:
kde u, v a jsou neznámá posunutí a rotace; FvFh a My jsou vertikální a horizontální síly, kN, a moment, kNm, působící na systém.
Koeficienty v soustavě rovnic (9.8) jsou reakce, které vznikají ve vazbách pro jedno horizontální (u = 1), vertikální (v = 1) posunutí a rotaci ( = 1).
Základy jsou nesmírně důležitou součástí každé stavby. Zda se na stěnách objeví praskliny, zda se dům časem propadne – to vše závisí na tom, jak dobře jsou vybrány rozměry a materiály pro nosnou část. Aby bylo možné správně navrhnout základ vrtané piloty-mřížka, bude nutné vypočítat jeho únosnost.
Výpočet vyvrtané hromady
Únosnost základu je zatížení, které vydrží bez destrukce, deformace nebo jiných nepříjemných procesů. Při navrhování vyvrtané základny budete muset zjistit následující informace:
- část prvku;
- délka;
- vzdálenost mezi jednotlivými hromadami.
Výpočet pilot pro únosnost se často provádí s předem známou částí základu. Tato vlastnost závisí na dostupné technologii. Jako počáteční data je nutné připravit:
- složení půd na místě;
- sběr břemen na podpěře domu.
Sběr počátečních dat pro výpočet
Před výpočtem základu vrtané piloty-mřížka bude nutné prostudovat vlastnosti půdy na staveništi. To lze provést dvěma způsoby: těžbou jam (hlubokých děr) nebo vrtáním ručním nástrojem. Studie půdy se provádí o něco hlouběji, než je zamýšlená podrážka (asi 50 cm). Při provádění práce je nutné analyzovat každou půdní desku, určit její typ.
Chcete-li získat představu o tom, co jsou půdy, jak je správně rozlišit, doporučujeme přečíst si GOST „Půdy. Klasifikace”. Zvláštní pozornost si zaslouží příloha A, která uvádí hlavní definice.
Další fází výpočtu vrtané hromady a mříže je sběr břemen. Jednodušší je to udělat v tunách. Pro jeho realizaci budete potřebovat znát objemy stavebních konstrukcí a hustotu materiálů, ze kterých jsou vyrobeny. Pro výpočet hmotnosti budovy si musíte zapamatovat jednoduchý vzorec ze školní fyziky: “Hmotu snadno zjistíme vynásobením hustoty objemem.” Sběr zatížení na základech zahrnuje:
- vlastní hmotnost nosné části (určena přibližně);
- spousta stropů, stěn, příček (je lepší neodečítat otvory z celkového objemu);
- užitečné zatížení na podlahách (u obytných budov je tomuto zatížení přiděleno 150 kg / m 2 podlahy, vzato na každé patro);
- hmotnost střechy;
- zatížení sněhem (závisí na klimatické oblasti stavby, výpočet se provádí podle SP “Zatížení a dopady”).
Rada! Pro zjednodušení úkolu lze zatížení sněhem přiřadit podle speciální mapy nebo tabulky. Tedy bez provádění složitých výpočtů.
Nalezená hmotnost každého prvku musí být vynásobena koeficientem bezpečnosti zatížení. Hodnota tohoto koeficientu závisí na materiálu, ze kterého je konstrukce vyrobena. Pro sníh a užitečné zatížení jsou koeficienty konstantní a jsou 1,4 a 1,2.
| Typ stavební konstrukce | Koeficient spolehlivosti podle společného podniku “Zatížení a dopady” |
| kovu | 1,05 |
| dřevěné | 1,1 |
| železobeton a vyztužené zdivo (například cihla), vyrobené v továrně | 1,2 |
| železobetonový monolitický | 1,3 |
Další informace o shromažďování zatížení na základech naleznete v tématu Shromažďování zatížení na základech – příklad.
Informace o pozadí
Pro správný výpočet základu vrtané piloty budete potřebovat znát pevnostní charakteristiky půdy. Informace o tom lze nalézt ve VSN 5-71. Pro usnadnění jsou níže uvedeny upravené tabulky z tohoto dokumentu pro každý typ půdy zvlášť.
Tabulka 1. Únosnost jílovitých zemin v závislosti na konzistenci a pórovitosti v nosné ploše hromady, t/m2.
Tabulka 2. Únosnost jílovitých zemin po délce vrtané piloty, t/m2.
Tabulka 3. Únosnost písčitých půd, t/m2.
Tabulka 4. Únosnost hrubých zemin, t/m2.
Pro výpočet průřezu a vzdálenosti mezi pilotami je třeba vybrat jednu nebo dvě (pro jíly) hodnoty z hodnot uvedených v tabulce v závislosti na výsledcích hloubení jam nebo vrtání.
Postup výpočtu
Po pečlivém prostudování všech předchozích odstavců pro výpočet základu pilotové mříže by měly být k dispozici následující informace:
- hmotnost domu v tunách a zatížení na lineární metr mříže;
- únosnost zeminy v tunách na m2.
Chcete-li zjistit zatížení na lineární metr základu, musíte vydělit hmotu domu celkovou délkou mříže.
Únosnost jedné hromady se zjistí podle vzorce:
P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), kde
P je únosnost každé základové piloty;
R je pevnost zeminy zjištěná podle tabulky. 1, 3 nebo 4;
S je průřezová plocha hromady na konci (vzorec pro nalezení je uveden níže);
u je obvod piloty;
žebro – odpor zeminy na boční ploše základu vrtané piloty, zjištěno z tab. 2;
li je tloušťka vrstvy půdy, která odolává bočnímu povrchu;
0,7 a 0,8 jsou koeficienty, které zohledňují homogenitu zeminy a provozní podmínky piloty.
U hromady kruhového průřezu se plocha zjistí přes průměr nebo poloměr: S = 3,14 * D 2 /4 = 3,14 * r 2 /2. Zde D a r jsou průměr a poloměr.
Chcete-li vypočítat vzdálenost mezi základními prvky, musíte použít následující vzorec:
l je vzdálenost mezi pilotami vrtaného základu;
P je nosnost jedné hromady, zjištěná dříve;
Q – zatížení na běžný metr základu (hmotnost domu dělená délkou mříže).
Rada! Před zahájením výpočtu je nutné se seznámit se společným podnikem “Pile Foundations”. Minimální průměr pilotového základu s délkou prvku menší než 3 metry je 30 cm Pro nalezení nejracionálnějšího řešení se doporučuje zvážit 2-3 možnosti geometrických rozměrů pilot. Pro každý případ zjistěte vzdálenost mezi podpěrami a odhadněte náklady na stavbu. Vyberte nejekonomičtější variantu.
Podrobný výpočet vzdálenosti mezi pilotami, s ohledem na několik příkladů, může trvat dlouho. Zde ale budoucí majitel domu stojí před volbou, co ušetřit: čas nebo peníze.
Vyztužení vyvrtané hromady
Pracovní výztuž je umístěna svisle podél piloty. Jako se používají tyče třídy A400 (Alll) o průměru 10-16 mm. Příčné potrubí je vyrobeno z hladké výztuže A240 (Al) o průměru 6-8 mm. Každá hromada musí mít alespoň čtyři pracovní svislé tyče.
Výpočet mřížky
Výpočet pilotového základového roštu se provádí přibližně stejným způsobem jako výpočty pro typ pásky nosné části domu. Chcete-li vypočítat šířku pásky, budete muset použít vzorec:
B – požadovaná šířka mřížky;
M je hmotnost domu (minus hmotnost pilot);
L je délka mřížky;
R je únosnost půdy (vrstva blízko povrchu).
Tento výpočet je vhodný pro pásku umístěnou přímo na zemi nebo s mírnou hloubkou. U závěsného roštu bude výpočet složitější, je problematické jej provést sami.
Výztužná mříž
Po výběru šířky mříže vrtaného základu je nutné jej správně vyztužit. Můžete použít požadavky na ocelové tyče z SP “63.133301.2012”.
Jako materiál pro vyztužení jsou zvoleny tyče třídy A400 (Alll). Maximální povolený průměr pracovních tyčí je 40 mm. Minimální hodnoty jsou uvedeny v tabulce.
| Typ výztuže | Průměr tyče | |
| Podélný (pracovní) | délka strany mříže je menší než 3 m | celkový průřez celé výztuže = 0,001 * B * H, kde B je šířka mříže a H je výška. Podle plochy průřezu se průměr zjistí pomocí sortimentu výztuže. Předpokládá se, že počet tyčí je sudý (stejný počet nahoře a dole). Průměr jmenovat ne méně než 10 mm |
| délka strany mříže je více než 3 m | stejné, ale předepsaný průměr není menší než 12 mm. | |
| Příčné (horizontální) | 6 mm | |
| Vertikální s výškou mříže menší než 80 cm | 6 mm | |
| Vertikální s výškou mříže více než 80 cm | 8 mm | |
Příklad výpočtu pilotovaného vrtaného základu
Počáteční údaje pro výpočet:
- jednopodlažní cihlový dům s podkrovím, tloušťka stěny 380 mm;
- rozměry v přepočtu 7 krát 9 metrů, bez vnitřních nosných stěn (pouze příčky), výška podlahy 3 m;
- mansardová krokvová střešní krytina s povlakem z kovových tašek;
- zeminy na místě – polotvrdá hlína s koeficientem pórovitosti 0,6, leží ve 3 m, R = 72 t/m2, ploutev = 3,5 t/m2 (hodnota brána pro hloubku 1 m).
Výhodnější je shromažďovat náklady v tabulkové formě. Je nutné nezapomenout na koeficienty pro spolehlivost.
| Načíst | Velikost, kg |
| Vnější zděné stěny 380 mm | (9 m (délka) * 2 ks + 7 m (šířka) * 2 ks) * 4,5 m (výška v přízemí + v podkroví) * 0,38 m * 1800 kg / m 3 (hustota cihel) * 1,2, 118200 (koeficient) = XNUMX kg |
| Sádrokartonové příčky bez zvukové izolace 2,7 m vysoké (od podlahy ke stropu) | 30 m (délka pro celý dům) * 2,7 m (výška) * 27,2 kg * 1,2 = 2645 kg |
| Železobetonové monolitické podlahy tloušťky 200 mm | 2ks (pro 2 patra) * 7 m (šířka domu) * 9 m (délka domu) * 160 kg / m 2 (průměrná hmotnost podlahy na m1,3) * 26210 = XNUMX kg |
| střecha | 7 m * 9 m * 60 kg (hmotnost metru čtverečního kovové krytiny) * 1,2 (faktor spolehlivosti) / сos30ᵒ (úhel sklonu) = 5215 kg |
| Užitečné zatížení na patrech (2 ks, podlaha prvního a druhého patra) | 2 ks * 7 m * 9 m * 150 kg / m 2 (normativní hodnota pro bydlení) * 1,2 u22680d XNUMX kg |
| Sníh (standardní hodnota zatížení sněhem se bere pro Moskvu) | 7m*9m*180 kg (standardní hodnota) *1,4/cos30° = 13050 kg |
Mříž je předběžně přijímána o šířce 0,4 m a výšce 0,5 m. Délka vrtané piloty je předběžně 3 m, průřez je 40 cm v průměru a jsou instalovány v krocích po 1,5 m.
Počet pilot = 32 m (L, délka mříže) / 1,5 m (rozteč pilot) +1 = 22 ks. (zaokrouhlete dolů na nejbližší celé číslo). S u3,14d 0,42 * 4 / 0,126 (vzorec plochy z hlediska průměru, viz dříve) u2d XNUMX m XNUMX.
Hmotnost grilu: 0,4 m * 0,5 m * 32 m (délka) * 2500 kg / m3 (hustota železobetonu) * 1,3 (koeficient) = 20800 kg.
Hmotnost hromady: 22 kusů * 3 m * 0,126 m2 * 2500 kg / m 3 * 1,3 = 27030 kg.
Celková hmotnost celého domu = 235830 kg = 236 tun.
Zatížení na běžný metr = Q = 236 t/32 m = 7,36 t/m.
Výpočet hromady
Možnost výpočtu pilot 1.
Únosnost jedné hromady = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 t/m2*0,126 m2) + (1,26 m*0,8 * 3,5 t / m 2 * 3 m (délka vlasu)) u16,93d XNUMX t.
u = 3,14*D = 3,14*0,4 = 1,26 m, kde D je průměr piloty.
Vzdálenost mezi hromadami = l = P / Q = (16,93 t) / (7,36 t / m) = 2,3 m. Krok je dostatečně velký, délku hromady můžete snížit na 2 m.
Možnost výpočtu pilot 2.
Ve výpočtech pro předchozí případ je třeba nahradit pouze jednu hodnotu. Nosnost jedné hromady u0,7d P u0,8d (0,7 * R * S) + (u * 72 * žebra * li) u2d (0,126 * 2 t / m 1,26 * 0,8 m3,5) + (2 m * 2 * 13,41 t / m XNUMX * XNUMX m (délka vlasu)) uXNUMXd XNUMX t.
Vzdálenost mezi pilotami = l = P/Q = (13,41 t)/(7,36 t/m) = 1,82 m.
Možnost výpočtu pilot 3.
Zvažte jinou možnost s průměrem vlasu 50 cm a délkou 2 m.
S u3,14d 0,52 * 4 / 0,196 u2d XNUMX mXNUMX;
u u3,14d 3,14 * D u0,5d 1,57 * XNUMX uXNUMXd XNUMX m.
Maximální zatížení jedné hromady u0,7d P u72d (2 * 0,196 t / m2 * 1,57 m 0,8) + (3,5 m * 2 * 2 t / m 18,67 * XNUMX m (délka hromady)) uXNUMXd XNUMX, XNUMX tun
Vzdálenost mezi podpěrami = l = P/Q = (18,67 t)/(7,36 t/m) = 2,54 m.
Doporučuje se zvolit rozteč pilot blízkých 2 m. V tomto případě bude optimální varianta 2 se základy malého průřezu a délky. Pro přesnější výsledek můžete ve všech případech spočítat spotřebu materiálu a porovnat ji.
Vzhledem k tomu, že se počítá se stavbou těžkého zděného domu, přidělujeme jako pracovní výztuž větší tyče o průměru 14 mm. Pro výrobu příčných svorek se používá výztuha 8 mm.
Výpočet železobetonového roštu
Od hmotnosti domu použité v předchozích výpočtech je nutné odečíst hmotnost pilot. Dostaneme náklad 208800 kg = 209 tun.
Šířka mříže u209d B u32d M / L * R u72d 2 t / (0,1 m * 0,4 t / m 0,04) u0,5d XNUMX m. Požadovaná šířka mříže je menší než šířka stěny budovy. Konstrukční hodnotu přiřazujeme XNUMX m. Přesahy stěny od mříže by neměly být příliš velké, maximální hodnota je XNUMX m. Dále volíme výšku mříže konstrukčně XNUMX m. Zbývá přiřadit výztuž:
