Расчет расхода тепла на отопление

Годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Описание

Характеристики

Отзывы ( 0 )

Таблица 1

Таблица 2

Обзор

Эта величина удельного расхода тепловой энергии может быть указана в проекте дома, её можно подсчитать на основании проекта дома, можно оценить ее размер на основе реальных тепловых измерений или размеров потребленной за год энергии на отопление. Если эта величина указана в Вт·ч/м2 , то её надо разделить на ГСОП в °C•сут., получившуюся величину сравнить с нормированной для дома с подобной этажностью и площадью. Если она меньше нормированной, то дом удовлетворяет требованиям по теплозащите, если нет, то дом следует утеплить.

Свои цифры.

Значения исходных данных для расчета даны для примера. Вы можете вставить свои значения в поля на желтом фоне. В поля на розовом фоне вставляете справочные или расчетные данные.

О чем могут сказать результаты расчета.

Удельный годовой расход тепловой энергии, кВт·ч/м2 – можно использовать, чтобы оценить стоимость топлива, расходуемого на отопление и вентиляцию дома в течении отопительного периода , необходимое количество топлива на год для отопления и вентиляции. По количеству топлива можно выбрать емкость резервуара (склада) для топлива, периодичность его пополнения.

Годовой расход тепловой энергии, кВт·ч – абсолютная величина потребляемой за год энергии на отопление и вентиляцию. Изменяя значения внутренней температуры можно увидеть, как изменяется эта величина, оценить экономию или перерасход энергии от изменения поддерживаемой внутри дома температуры, увидеть как влияет неточность термостата на потребление энергии. Особенно наглядно это будет выглядеть в пересчете на рубли.

Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут. – характеризуют климатические условия внешние и внутренние. Поделив на это число удельный годовой расход тепловой энергии в кВт·ч/м2, вы получите нормированную характеристику тепловых свойств дома, отвязанную от климатических условий (это может помочь в выборе проекта дома, теплоизолирующих материалов).

О точности расчетов.

На территории Российской Федерации происходят определенные изменения климата. Исследование эволюции климата показало, что в настоящее время наблюдается период глобального потепления. Согласно оценочному докладу Росгидромета, климат России изменился сильнее (на 0,76 °C), чем климат Земли в целом, причем самые значительные изменения произошли на европейской территории нашей страны. На рис. 4 видно, что повышение температуры воздуха в Москве за период 1950–2010 годов происходило во все сезоны. Наиболее существенным оно было в холодный период (0,67 °C за 10 лет).[Л.2]

Основными характеристиками отопительного периода являются средняя температура отопительного сезона, °С, и продолжительность этого периода. Естественно, что ежегодно их реальное значение меняется и, поэтому, расчеты годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию домов являются лишь оценкой реального годового расхода тепловой энергии. Результаты этого расчета позволяют сравнить стоимость топлива, расходуемого на отопление и вентиляцию дома в течении отопительного периода.

Годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Пояснения к калькулятору годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Исходные данные для расчета:
  • Основные характеристики климата, где расположен дом:
    • Средняя температура наружного воздуха отопительного периода to.п;
    • Продолжительность отопительного периода: это период года со средней суточной температурой наружного воздуха не более +8°C – zo.п.
  • Основная характеристика климата внутри дома: расчетная температура внутреннего воздуха tв.р, °С
  • Основная тепловая характеристики дома: удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию, отнесенный к градусо-суткам отопительного периода, Вт·ч/(м2•°C•сут).
Характеристики климата.

Параметры климата для расчета отопления в холодный период для разных городов России можно посмотреть здесь: (Карта климатологии) или в СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01–99* “Строительная климатология”. Актуализированная редакция»
Например, параметры для расчета отопления для Москвы (Параметры Б) такие:

  • Средняя температура наружного воздуха отопительного периода: -2,2 °C
  • Продолжительность отопительного периода: 205 сут. (для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более +8°C).
Читайте также:
Покраска пола на открытой веранде: как защитить полы?
Температура внутреннего воздуха.

Расчетную температуру внутреннего воздуха вы можете установит свою, а можете взять из нормативов (смотрите таблицу на рисунке 2 или во вкладке Таблица 1).

В расчетах применяется величина Dd – градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), °С×сут. В России значение ГСОП численно равно произведению разности среднесуточной температуры наружного воздуха за отопительный период (ОП) to.п и расчетной температуры внутреннего воздуха в здании tв.р на длительность ОП в сутках: Dd = ( to.пtв.р)• zo.п.

Удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию

Удельный расход тепловой энергии на отопление жилых и общественных зданий за отопительный период не должен превышает приведенных в таблице величин по СНиП 23-02-2003 . Данные можно взять из таблицы на картинке 3 или подсчитать на вкладке Таблица 2 ( переработанный вариант из [Л.1]). По ней выберите для своего дома (площадь / этажность ) значение удельного годового расхода и вставьте в калькулятор. Это характеристика тепловых качеств дома. Все строящиеся жилые дома для постоянного проживания должны отвечать этому требованию. Базовый и нормируемый по годам строительства удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию основаны на проекте приказа Министерства Регионального развития РФ «Об утверждении требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», где указаны требования к базовым характеристикам (проект от 2009 года), к характеристикам нормируемым с момента утверждения приказа (условно обозначил Н.2015) и с 2016 года (Н.2016).

Эта величина удельного расхода тепловой энергии может быть указана в проекте дома, её можно подсчитать на основании проекта дома, можно оценить ее размер на основе реальных тепловых измерений или размеров потребленной за год энергии на отопление. Если эта величина указана в Вт·ч/м2 , то её надо разделить на ГСОП в °C•сут., получившуюся величину сравнить с нормированной для дома с подобной этажностью и площадью. Если она меньше нормированной, то дом удовлетворяет требованиям по теплозащите, если нет, то дом следует утеплить.

Свои цифры.

Значения исходных данных для расчета даны для примера. Вы можете вставить свои значения в поля на желтом фоне. В поля на розовом фоне вставляете справочные или расчетные данные.

О чем могут сказать результаты расчета.

Удельный годовой расход тепловой энергии, кВт·ч/м2 – можно использовать, чтобы оценить стоимость топлива, расходуемого на отопление и вентиляцию дома в течении отопительного периода , необходимое количество топлива на год для отопления и вентиляции. По количеству топлива можно выбрать емкость резервуара (склада) для топлива, периодичность его пополнения.

Годовой расход тепловой энергии, кВт·ч – абсолютная величина потребляемой за год энергии на отопление и вентиляцию. Изменяя значения внутренней температуры можно увидеть, как изменяется эта величина, оценить экономию или перерасход энергии от изменения поддерживаемой внутри дома температуры, увидеть как влияет неточность термостата на потребление энергии. Особенно наглядно это будет выглядеть в пересчете на рубли.

Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут. – характеризуют климатические условия внешние и внутренние. Поделив на это число удельный годовой расход тепловой энергии в кВт·ч/м2, вы получите нормированную характеристику тепловых свойств дома, отвязанную от климатических условий (это может помочь в выборе проекта дома, теплоизолирующих материалов).

О точности расчетов.

На территории Российской Федерации происходят определенные изменения климата. Исследование эволюции климата показало, что в настоящее время наблюдается период глобального потепления. Согласно оценочному докладу Росгидромета, климат России изменился сильнее (на 0,76 °C), чем климат Земли в целом, причем самые значительные изменения произошли на европейской территории нашей страны. На рис. 4 видно, что повышение температуры воздуха в Москве за период 1950–2010 годов происходило во все сезоны. Наиболее существенным оно было в холодный период (0,67 °C за 10 лет).[Л.2]

Читайте также:
Правильный расчет теплопотерь — калькулятор и нормативные методики

Основными характеристиками отопительного периода являются средняя температура отопительного сезона, °С, и продолжительность этого периода. Естественно, что ежегодно их реальное значение меняется и, поэтому, расчеты годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию домов являются лишь оценкой реального годового расхода тепловой энергии. Результаты этого расчета позволяют сравнить стоимость топлива, расходуемого на отопление и вентиляцию дома в течении отопительного периода.

Расчёт платы за отопление по-новому: от чего зависит выбор формулы

Этим летом Правительство России дважды внесло изменения в порядок расчёта платы за отопление в многоквартирных домах. Вместе с Еленой Шерешовец разбираемся в новых формулах и условиях их применения. Узнайте, что осталось прежним, а что появилось нового в системе расчётов за теплоснабжение.

Все случаи применения формул для расчёта платы за отопление в МКД разобрала Елена Шерешовец

Весной 2021 года Конституционный Суд РФ дважды обязан Правительство РФ внести изменения в расчёт платы за отопление в МКД. В результате в ПП РФ № 354 появились новые формулы. Глава Экспертного совета Ассоциации «Р1» Елена Шерешовец в новом выпуске онлайн-журнала «ЖКХ: мечты сбываются» разобрала произошедшие изменения в системе расчётов за теплоснабжение:

Наличие в доме ОДПУ и индивидуальных приборов учёта в помещениях

В первой части выпуска онлайн-программы эксперт сделала обзор формул, применение которых зависит от того, есть ли в доме ОДПУ. Так, в МКД без общедомового прибора учёта теплоэнергии никогда не используются показания индивидуальных счётчиков (определение КС РФ от 26.02.2021 № 292-О). Внутри помещений расход тепла рассчитывается по формулам 2(5), 2(6), за ОДН – по формулам 2(3) и 2(4) приложения в ПП РФ № 354:

В случае, когда в МКД установлен общедомовый прибор учёта, то для расчёта платы используются формулы для трёх частных ситуаций:

  1. Нигде нет ИПУ.
  2. Часть помещений с ИПУ.
  3. Везде установлены ИПУ.

Таблица формул расчёта платы за отопление в зависимости от наличия или отсутствия ИПУ

Эксперт отметила, что в ПП РФ № 354 установлены отдельные формулы для помещений с индивидуальными источниками тепловой энергии. Подробнее об этом случае узнайте из выпуска-онлайн журнала.

Есть ли отопление в местах общего пользования

Во второй части видеоролика Елена Шерешовец разобрала новые формулы расчёта платы за отопление, которые Правительство России разработало в соответствии с постановлениями КС РФ.

Согласно постановлению КС РФ от 27.04.2021 № 16-П кабмин утвердил постановление от 25.06.2021 № 1018. Оно внесло в ПП РФ № 354 нормы, что потребители в МКД с неотапливаемыми местами общего пользования платят только за индивидуальное теплоснабжение. Плата за ОДН из расчёта была исключена (п. 42(1) ПП РФ № 354):

Подключён ли дом с ИТП к централизованным сетям теплоснабжения

Причиной новых изменений в Правила № 354 стало постановление КС РФ от 31.05.2021 № 24-П. В исполнение требований Суда Правительство издало постановление от 31.07.2021 № 1295. Им закрепили правила расчёта платы за отопление в случае, когда:

  • МКД подключён к централизованным сетям теплоснабжения через ИТП;
  • дом оснащён ОДПУ;
  • хотя бы в некоторых помещениях установлены индивидуальные счётчики тепла.

При таких условиях исполнитель коммунальной услуги должен применять п. 42(1) для централизованного отопления, а не п. 54 – для домов с децентрализованной системой теплоснабжения. ПП РФ № 1295 ввёл новую формулу для домов, где тепловая энергия подаётся по централизованным системам теплоснабжения через ИТП.

Читайте также:
Окна дерево стеклопакет стоимость

Объём теплоэнергии для отопления определяется как разность объёма ресурса по показаниям ОДПУ и произведения объёма теплоэнергии, использованной на подогрев воды в целях предоставления ГВС согласно нормативу, и объёма горячей воды, потреблённой в помещениях дома и на общедомовые нужды:

Также в ПП РФ № 354 появились формулы для расчётов за теплоснабжение в домах, где нет центрального теплоснабжения, есть ИТП и индивидуальные приборы учёта ИПУ. Их две:

  • расчёт платы за каждый период:
  • оплата равномерно в течение календарного года:

Подробнее о каждом из случаев и формулах расчётов, а также комментарии Елены Шерешовец узнайте из онлайн-журнала.

На заметку

Глава Экспертного совета Ассоциации «Р1» разобрала все возможные случаи и варианты начисления платы за отопление в многоквартирных домах из ПП РФ № 354. Выбор формул зависит от наличия или отсутствия в доме ОДПУ и индивидуальных счётчиков и подключения МКД к централизованным сетям теплоснабжения, в том числе через ИТП.

С 2018 года Правительство РФ вносит изменения в формулы оплаты отопления в МКД по указанию Конституционного Суда России, куда обращаются потребители. О доводах КС РФ по этим вопросам вы можете узнать из наших статей:

  • Почему КС РФ в 2018 году потребовал пересмотреть систему расчётов за отопление
  • Правила расчёта платы за отопление в домах без ОДПУ законны
  • Почему кабмин в 2021 году корректирует систему расчёта платы за отопление

Подписывайтесь на YouTube-канал Ассоциации «Р1» и следите за обновлениями портала, чтобы быть в курсе изменений в правилах расчёта платы за коммунальные услуги и других корректировках НПА в жилищной сфере.

Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента

Статья расскажет о том, что такое осадка свайного фундамента, какие факторы на нее влияют, а также о том, как выполняется расчет осадки свайного фундамента.

Содержание статьи:

Осадка свайного фундамента – это перемещение свай под действием нагрузок и изменение их высотного уровня, возникающее в процессе их эксплуатации.

Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах восприимчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.

Осадка может возникать под действием следующих факторов:

  • недостаточная несущая способность грунта;
  • значительные нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.

1. Расчет осадки свайно-винтового фундамента

Расчеты по деформациям свайного фундамента сводятся к определению осадки всего фундамента или отдельной сваи.

При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Данный расчет является весьма сложным, и задача решается с помощью трехмерного численного моделирования условного фундамента как анизотропного массива с учетом его конечной жесткости на сдвиг по вертикальным плоскостям.

Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта, рассматривают как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2. При выполнении условии l/d > G1l/G2d > 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) осадку для винтовой сваи считают как для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки.

1.1. Расчет осадки одиночной сваи

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа, коэффициентом Пуассона v1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2, допускается производить при выполнении требований подраздела 7.2 и при условии l/d>5; G1l/G2d>1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) по формуле:

Читайте также:
Покраска оцинкованной крыши: выбор краски, подготовка поверхности и нанесение

, (7.36)

db – диаметр уширения сваи;

N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;

EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;

A – площадь поперечного сечения сваи;

v – коэффициент Пуассона.

Коэффициент Пуассона для грунта (коэффициент поперечного расширения или коэффициент поперечной деформации или Poisson’s ratio) – это показатель деформируемости грунта, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (то есть отношение относительных поперечных деформаций к относительным продольным деформациям грунта).

При отсутствии экспериментальных данных, значения коэффициента Пуассона можно принять по п.5.4.7.5 ГОСТ 12248-96:

  • для крупнообломочных грунтов равен 0,27;
  • для песка составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
  • для супеси составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);
  • для суглинков составляет от 0,35 до 0,37 (в зависимости от плотности);
  • для твердой глины (при показателе текучести IL =0) составляет от 0,20 до 0,30 (в зависимости от плотности);
  • для полутвердой глины (при показателе текучести IL от 0 до 0,25) составляет от 0,30 до 0,38 (в зависимости от плотности);
  • для тугопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,25 до 0,5) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
  • для мягкопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,5 до 0,75) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);
  • для текучепластичной глины (при показателе текучести IL от 0,75 до 1) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности).

Меньшие значения коэффициента Пуассона необходимо применять при большей плотности грунта.

G – модуль сдвига, Мпа. Модулем сдвига называется характеристика деформируемости, определяемая отношением приложенного к грунту касательного напряжения к углу сдвига. Этот показатель используется при расчете устойчивости сооружений и массивов грунтов, давления грунтов на ограждения и подземные сооружения, при расчете осадок под свайными фундаментами.

Характеристики G1 и v1 принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G2 и v2 – в пределах 0,5 l, т.е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.

Модуль сдвига грунта G = E / 2(1+v) допускается принимать равным 0,4E, а коэффициент kv равным 2,0 (где E – модуль общей деформации).

Таким образом, расчет осадки свайного фундамента – достаточно сложная процедура, которая требует применения специальных знаний. Пренебрежение же данными расчетами может привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации здания/сооружения.

Расчет осадки свайного фундамента: методы и особенности

Библиографическая ссылка на статью:
Мельников В.А., Алексеев Н.С., Ионов К.И. Сравнительный анализ методик расчета осадки свайных фундаментов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 9. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2015/09/57462 (дата обращения: 23.11.2021).

На современном этапе развития фундаментов одной из главных задач является повышение эффективности проектировочных решений, разработка экономически обоснованных и конкурентоспособных решений

В настоящее время большой размах приобретает строительство на слабых водонасыщенных грунтах, когда строители используют под объекты площадки, которые ранее признавались геологами невыгодными для возведения сооружений.

В сложных инженерно-геологических условиях свайный вариант зачастую оказывается единственно возможным видом фундаментов. Свайные фундаменты применятся в тех случаях, когда грунты основания представлены насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т.п. [13, 15].

Так как затраты на устройство подземной части здания составляют до 25% от общей стоимости, снизить эти показатели позволяет применение более экономичных и индустриальных свайных фундаментов.

Важнейшим резервом повышения эффективности свайных фундаментов является совершенствование определения их осадок на стадии проектирования.

Читайте также:
Производство силикатного кирпича: технологическая схема, сырье, оборудование

Сложность работы сваи в грунте делает невозможным создание математически строгой теории надежности расчета. Поэтому используются различные инженерные методики расчета. Используемая в настоящее время нормативная литература в области проектирования свайных фундаментов содержит недостаточно информации и позволяет получать неоднозначные результаты.

Целью данной работы является сравнение результатов расчета осадок свайных фундаментов здания каркасного типа в заданных геологических условиях. Параметры здания и геологический разрез приняты одинаковыми для того, чтобы выявить влияние различных теоретических подходов к расчету осадок в СНиП 2.02.03.-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (актуализированная редакция).

2. Расчет несущей способности свай
Характеристики грунтов и мощности слоев, слагающих грунтовое основание заданного сооружения, представлены в таблице 1.

Расчеты проводятся по двум группам предельных состояний [2]:Будем рассматривать висячие железобетонные сваи, призматической формы, квадратного поперечного сечения с заостренным концом. При этом размеры поперечного сечения принимаем 40 х 40 см, длину сваи 13 м.

1) по несущей способности – по прочности материала свай и материала ростверка (ведется на основное сочетание расчетных нагрузок);
2) по деформациям – по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (на основное сочетание нормативных нагрузок).

Сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия [6]:

, (1)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании);

F d — расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;
— коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным 1,15 при кустовом расположении свай;
— коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15;
— коэффициент надежности примем равным 1,4, т. к. несущая способность сваи определена расчетом.
Несущую способность F d , висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле [6]:

где c — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый c = 1;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.2 [4]): R =5360 кПа;
A — площадь опирания на грунт сваи, м 2 , принимаемая равной площади поперечного сечения сваи: A =0,16 м 2 ;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м: u =1,6 м;
f i — удельное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по таблице (табл. 7.3, [4]) в зависимости от глубины H i и вида грунта на этой глубине;
H i — глубина погружения средней точки i-го однородного участка грунта;
h i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
cR , cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (табл. 7.4, [4]): .
Определим f i и и результаты сведём в таблицу 2:
Таблица 2

Осадка свайного фундамента

На данной странице представлена информация об осадке свайного фундамента. Вы узнаете, что это за процесс и какие факторы на него влияют. Мы рассмотрим методы расчетов осадки, способы ее фактического определения и технологии предотвращения осадки железобетонных свай.

Что такое осадка фундамента и что на неё влияет

Осадка свайного фундамента – это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки – неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.

Читайте также:
Правила оформления и выбора дизайна узкой спальни

Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

  • Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;
  • Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

Грузонесущуя способность железобетонной опоры по материалу будет всегда больше, чем аналогичная характеристика грунта. Если в расчетах фундамента допущены ошибки, то пласт грунта в котором расположена опорная часть свай, под весом здания будет уплотняться и проседать, что приведет к уменьшению нулевого уровня фундамента (его осадке).

Данная проблема особенно характерна для висячих свай, которые получают устойчивость за счет трения почвы с боковыми стенками опоры. Сваи стойки, опирающиеся на глубинные, несжимаемые пласты грунта, ввиду высокой плотности породы практически не подвергаются осадке.

Расчёт осадки – методы

Специалисты, занимающиеся проектированием фундаментов, определяют расчетную осадку свай исходя из второй группы предельных состояний железобетонных опор, для чего используется два метода:

  • Способ послойного суммирования;
  • Способ эквивалентного слоя.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Способ послойного суммирования

Данный метод рекомендован к применению действующим СНиП, он является наиболее часто используемым способом вычислением осадок свайных оснований.

При использовании способа послойного суммирования свайное основание принимается за условную монолитную конструкцию, размеры которой считаются по контуру крайних точек свайного поля. На нижеприведенной схеме размеры свайного основания представлены границами АВДС.

Первоначально составляется габаритная схема основания АБСД, при расчетах используется величина уклона “а”, выводящаяся из следующих формул:

  • φcp – усредненный угол внутреннего трения контактирующих со сваей слоев почвы, определяемый посредством геодезических изысканий;
  • а – эпюра рассеивания нагрузок по высоте свайной опоры.

После определения величины “а” производится расчет длины и ширины основания AБCД по формуле:

Полученные габаритные характеристики применяются в формуле расчета давления на опорную часть фундамента (Р усп). Давление сопоставляется с удельным сопротивлением контактирующих со сваями пластов грунта (R усл. фун).

Удельное сопротивление почвы, в свою очередь, выводится по формуле:

Если в результате сопоставления нагрузок и сопротивления грунта получается соблюдение условий, составляются эпюры нагрузок на сваи “σ0z” и “σбz” (приведены на схеме), и по формуле S выводится величина осадки основания.

Способ эквивалентного слоя

Альтернативный способ эквивалентного слоя подразумевает расчет осадки исходя из контролируемого бокового расширения почвы. В данном случае за эквивалентный слой принимается пласт почвы (hэ), который при невозможности пространственного расширения дает удельную осадку, аналогичную общей осадке равномерно нагруженного фундамента. По простому – вместо послойного суммирования слоев используется одномерный коэффициент, совокупный для всех контактирующих со сваей пластов грунта.

Мощность условного эквивалентного слоя высчитывается на основе коэфф. Пуансона, коэффициента жесткости фундамента (w) и его габаритной ширины (b) по формуле:

При этом за А принимается коэффициент, индивидуальный для каждого типа грунта: А равно .

Используемое при расчетах соотношение Aw (коэффициента грунта и жесткости фундамента) именуется величиной эквивалентного пласта, нормативные данные которого представлены в нижеприведенной таблице:

Осадка фундамента рассчитывается по формуле: , в которой:

  • Ро – эксплуатационное давление на опорную часть свайного фундамента (от массы здания, снеговых и полезных нагрузок);
  • mv – нормативный коэфф. сжимаемости почвы.

Как определить осадку свайного фундамента

Фактическая осадка свай определяется посредством их статических испытаний. В процессе испытаний на опору гидравлическими домкратами оказывается давление и с помощью прогибомера измеряется величина осадки сваи от полученной нагрузки.

Технология статических испытаний предназначена для определения критических и предельных нагрузок, которые может выдержать свайный фундамент. Под критической нагрузкой подразумевается давление, которое приводит к резкой осадке (проваливанию) сваи в грунт, величина которой в 5 и более раз превышает осадку от ранее полученного сваей давления. Осадка предельного типа определяется по нагрузке, на 1 ступень меньшей, чем нагрузка приводящая к критической осадке.

Читайте также:
Потолок в парилке - высота, чем и как отделать

Для проведения испытаний используются гидравлические домкраты с усилием давления от 50 до 200 тонн, измерения ведутся с точностью до 0.1 мм. Прогибомер фиксируется на высотных реперах, которые представлены стойками, удаленными от сваи на 1-2 метра, и закрепленными на них ригелями (на ригелях посредством ступицы фиксируется измерительный прибор).

Допустимые нормы осадки

На практике кирпичные здания, фундамент которых подвергся неравномерной усадке более чем на 12 см, получают серьезные деформации, вплоть до появления на стенах и перекрытиях сквозных трещин.

Как избежать осадки

Предотвратить осадку фундамента можно еще на стадии проектирования основания. Если расчеты показывают, что величина осадки превышает допустимою норму, нужно заменить висячие сваи на сваи-стойки – использовать опоры большей длины, которые работают в грунте не за счет сопротивления почвы боковым стенкам конструкции, а за счет опирания на глубинный пласт несжимаемого грунта.

Снизить риск осадки фундамента можно и посредством увеличения сопротивления грунтов, что достигается за счет их цементации. Данный метод особенно эффективен в условиях почвы, обладающей низкой плотностью. Его суть заключается в нагнетании в толщу грунта бетонной смеси либо силикатного раствора с помощью специальных инъекторов.

Инъектор представляет собой перфорированную стальную трубу, которая погружается в почву и подключается к бетононасосу. Подача смеси ведется в пласты грунта, в которых расположена опорная часть сваи. В результате вокруг опорной подошвы сваи, после отвердевания смеси, образуется монолитная бетонная подушка, которая предотвращает осадку фундамента под внешними нагрузками.

Полезные материалы

Свайный фундамент своими руками – пошаговая инструкция

СК “Установка Свай” занимается возведением фундаментов на железобетонных сваях.

Как рассчитать свайный фундамент

В местностях с зыбкими, слабыми грунтами предпочтительные виды фундаментов под дома и сооружения – свайный и свайно-ростверковый.

Как закрыть свайный фундамент

Свайный фундамент, особенно высокий фундамент с ростверком на сваях , обычно стараются закрыть.

Расчёт осадки одиночной сваи

Расчёт производится в соотв. с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (без изменений №1, 2, 3)

1. Напластование грунтов

2. Характеристики грунта

Удельный вес ИГЭ1 во взвешенном состоянии
Ysb=(Ys-10)/(1+e)=(2.714296-1)/(1+0.493)=1.148222371 т/м 3
Ys=Y*(1+e)/(1+W)=1.978*(1+0.493)/(1+0.088)=2.714296 т/м 3

Вес грунта в уровне острия сваи (основании сваи, ИГЭ №2) = Y’=2.15 т/м 3 , осреднённый вес грунта по длине сваи:
(1.19 м в ИГЭ 2) = γ=1.978 т/м 3 .
(1.5 м в ИГЭ 1) = γ=1.148 кН/м 3 .
(3.31 м в ИГЭ 2) = γ=1.978 кН/м 3 .
Y=(1.19*1.978+1.5*1.148+3.31*1.978)/6=1.771 т/м 3

3. Высотные отметки

Отметка рельефа по скважине 1 = 9.86 м, отметка головы сваи = 3.55 м в абсолютных координатах модели грунта. Длину сваи принимаем = 6 м.
Свая целиком находится в ИГЭ №1 и ИГЭ №2
На отметке 2.5-1 м свая насквозь проходит слой ИГЭ №1. Голова сваи находится в ИГЭ №2

4. Геометрические размеры

h (глубина заложения нижнего конца сваи от рельефа) = 6.31+6 = 12.31 м
U (периметр) = 4*d = 4*0.35 = 1.4 м
А (площадь) = d 2 = 0.35 2 = 0.1225 м 2

5. Коэффициенты при расчётах

Yc = 1, для забивных свай, по п.7.2.2;
Ycr = 1 (погружение сплошных свай в предварительно пробуренные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя при её диаметре на 0.05 м менее стороны квадратной сваи), таблица 7.4, п.2 б;
Ycf = 0.6 (погружение сплошных свай в предварительно пробуренные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя при её диаметре на 0.05 м менее стороны квадратной сваи), таблица 7.4, п.2 б;

6. Определение осадки одиночной сваи

Определение осадки сваи от действия единичной силы 1 МН.

Читайте также:
Размеры фундамента под забор с кирпичными столбами

Вычисление осреднённых характеристик грунта вдоль ствола сваи:
G1=(1.19*9807+1.5*7692+3.31*9807)/6=9278 кПа
ν1=(1.19*0.35+1.5*0.3+3.31*0.35)/6=0.3375

Для расчёта осадки принимаем следующие характеристики
G1=9278 кПа – грунт вдоль ствола сваи;
G2=9807 кПа – грунт под нижним концом сваи;
ν1=0.338 – грунт вдоль ствола сваи;
ν2=0.35 – грунт под нижним концом сваи;

Коэффициенты kv, kv1 по формуле (7.35):
v=(ν12)/2=(0.338+0.35)/2=0.344
kv=2.82-3.78*v+2.18*v 2 =2.82-3.78*0.344+2.18*0.344 2 =1.778
kv1=2.82-3.78*ν1+2.18*ν1 2 =2.82-3.78*0.338+2.18*0.338 2 =1.791

расчётный диаметр сваи по формуле (7.37)

Коэффициент β’=0.17*ln(kv*G1*l/G2*d)=0.17*ln(1.778*9278*6/(9807*0.395))=0.551
Коэффициент α’=0.17*ln(kv1*l/d)=0.17*ln(1.791*6/0.395)=0.562

Материал сваи – бетон В25 Размеры сваи 0.35х0.35 м.
Относительная жёсткость сваи
X=E*A/(G1*l 2 )=30000000*0.1225/(9278*6 2 )=11.003

Параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле (7.34)

Коэффициент Betta, определяемый по формуле (7.33)

Осадка сваи, по формуле (7.32):

7. Определение несущей способности сваи при расчёте глубины погружения от рельефа местности

Расчётное сопротивление под нижним концом сваи принимается по табл. 7.2 СП 24.13330.2011 R =1569.3 кПа;

Расчётные сопротивления на боковой поверхности сваи принимаются по табл. 7.3 СП 24.13330.2011 f1=31.81 кПа (глубина 6.81), f2=32.405 кПа (глубина 7.405), f3=44*1.3=57.2 кПа (глубина 8), п.3.табл 7.3 Значения расчётного сопротивления плотных песков на боковой поверхности сваи следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведёнными в таблице, f4=44.75*1.3=58.175 кПа (глубина 8.75); п.3.табл 7.3 Значения расчётного сопротивления плотных песков на боковой поверхности сваи следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведёнными в таблице, f5=33.75 кПа (глубина 9.5), f6=34.4 кПа (глубина 10.5), f7=35.2 кПа (глубина 11.5), f8=35.724 кПа (глубина 12.155);

Расчет осадки свайного фундамента: методы и особенности

Грунты, как основания, для всех видов фундаментов, кроме свайных, делят на естественные и уплотненные, то есть, такие, которые искусственно закреплены. Для свайных основания делят на однослойные и двухслойные, разделяя их на слабые, средней прочности и прочные грунты. При этом для двухслойных оснований исключено сочетание слабых со средней прочности, а в других сочетаниях вторым слоем должен быть прочный грунт.

При закладке фундамента стоить брать во внимание не только землю на которой будет стоять фундамент, а так же и прилегающие территории.

Расчет оснований по деформациям относится к определению предельных состояний первой группы. Расчет осадки свайного фундамента относится к расчету предельных состояний второй группы.

Основания зданий и сооружений

Рисунок 1. Схема размещения лент. 1. Грунт в межсвайном пространстве. 2. Контур свайного фундамента.

Основанием называют не только площадь под строением, но и грунт вблизи него, который под действием силы тяжести создаваемой сооружением также уплотняется через фундамент. Его слой, расположенный непосредственно под подошвой фундамента, называют несущим. Он расположен над подстилающим слоем.

В зависимости от размеров твердых частиц грунты бывают галечные, гравелистые, песчаные, пылеватые и глинистые. Глинистые по процентному содержанию глины делят на супесь (от 3 до 10 %), суглинки (от 10 до 30 %) и грунты, содержащие свыше30 % глины. Их и называют глинами. Физические свойства во многом определяются содержащейся в них воды.

В зависимости от прочности на сжатие грунты делят на:

  • прочные (от 50 до 120 МПа);
  • средней прочности (от 15 до 50 МПа);
  • слабые (от 5 до 15 МПа).

Для определения осадки свайного фундамента, необходимо знать такие характеристики грунта, как коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации.

У малосжимаемых грунтов коэффициент сжимаемости меньше 0,005. У средне сжимаемых видов он изменяется от 0,005 до 0,05. У сильно сжимаемых оснований этот показатель превышает 0,05. Единицей измерения коэффициента сжимаемости является 1/МПа.

Расчет оснований свайных фундаментов необходимо выполнять по предельным состояниям первой и второй группы с учетом влияний, которые оказывают такие факторы, как подземные воды, промерзание грунта и др. Необходимо также учитывать взаимодействие сооружения и основания.

Читайте также:
Правильное удаление силиконового герметика с поверхности

К первой группе относятся расчеты по несущей способности грунтов, под которой понимают определение его сопротивления нагрузке и сравнение этой величины с допустимой величиной для конкретного вида грунта.

Расчет осадки основания относится ко второй группе. Его можно выполнять для отдельной сваи, группе свай и всего фундамента.

О свайных фундаментах подробнее

В плане свайный фундамент представляет ленты из свай, на которых размещают ростверк.

Неверный расчет опорной площади может привести к обрушению дома.

Ленты обычно имеют не более 3-х рядов, относительно которых опоры размещают, так как показано внизу на изображении 1 или в шахматном порядке. Расстояние между рядами должно быть не более (3?4)d (d – диаметр сваи). Возможен вариант, когда все сваи объединяют одним ростверком-плитой. Это может быть при их большом количестве, размещаемых как под наружными, так и под внутренними стенами.

Если расстояние между рядами, равно 3d, то груз, передаваемый на них через ростверк, приводит к перемещению и свай, и грунта, находящегося между ними. То есть такую конструкцию правомерно считать единым целым или эквивалентом ленточного фундамента, имеющим сплошную подошву. Поэтому расчет осадки свайного варианта конструкции можно выполнять, как и вычисление осадки обычного ленточного фундамента.

После заглубления концы свай могут опираться на малосжимаемые грунты (модуль деформации, превышающим 50 МПа), и их называют стойками. Такой слой называют несущим. Обычно он находится глубже, чем верхние слабые слои. В прочный грунт свая должна входить не менее чем на 0,5 м. В этом случае осадка свайного варианта фундамента будет меньше. Расстояние между рядами стоек может составлять 1,5 d.

Если же конец сваи оказывается в сжимаемом грунте, то их называют висячими. Для несущей способности висячих свай большое значение имеет уплотненная зона, образующаяся по их периметру в процессе забивки. Сжимающие напряжения, максимальные вблизи корпуса, постепенно уменьшаясь, на расстоянии 3d уже не оказывают влияние на стоящую вблизи, такую же висячую сваю. Поэтому и важно, чтобы расстояние между ними было не меньше чем 3d.

Для расчета осадки свайного фундамента вводят такое понятие, как условный фундамент. Сделать фундамент условным можно, если нижнюю границу (подошву) его определить по нижним концам свай, верхнюю – по планировке поверхности. Боковые поверхности определить по крайним рядам свай, отступив от их центра на величину, равную половине шага между ними. По этим размерам определяют поперечное сечение. Погонную нагрузку на основание определяют, как сумму веса свай и грунта, находящегося в объеме, определяемом указанным поперечным сечением на длине фундамента, равной 1 м.

Как правильно сделать свайный фундамент?

Рисунок 2. Схема вычисления коэффициента.

Для определения осадки одно- или двухрядных условных фундаментов можно воспользоваться формулой (СП50-102-2003)

n – нагрузка на основание от собственного веса фундамента и веса сооружения. Первую величину рассчитывают с учетом веса свай по удельному весу грунта и объему на длине в 1 м.

Е – модуль деформации, Мпа, или кг/см2=10?МПа. Этот коэффициент сложным образом зависит от типа грунта, его пористости, а для глинистых грунтов и от показателя текучести. Значения модуля деформации приведены в приложении 1 СНиП 2.02.01-83. В таблице 1 приведены некоторые значения этого коэффициента.

? – коэффициент Пуассона. В соответствии со СНиП 2.02.01-83: для супесей равен 0,3, суглинков – 0,35, глин – 0,42, крупнообломочных грунтов ?=0,27.

?0 – коэффициент, зависящий от коэффициента Пуассона. Для его определения необходимо воспользоваться номограммами, приведенными на рис. 2.

Читайте также:
Профильная труба: размеры, условия производства и стоимость

Схема видов свай.

Поясним выполнение расчета по определению значения ?0 на конкретном примере. Пусть слой грунта супесь с коэффициентом Пуассона ?=0,3. Для расчета необходимо определить приведенные значения ширины фундамента Впр и приведенное значение сжимаемой толщи основания Нс пр. Эти величины определяют по формулам:

где h – расстояние от верхней до нижней границы условного фундамента. Если Впр=2, а Нс пр=0,3, то:

  • В левом графике рис. 1 проводим прямую параллельную оси абсцисс на уровне Нс/h=2 до пересечения с линией В/h=0,3.
  • Из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим относительное значение коэффициента Пуассона. Поскольку ось абсцисс не оцифрована, то отсчитываем количество делений; получили 10 делений.
  • Переходим на правый график рис. 1, отсчитываем по оси абсцисс 10 делений и восстанавливаем из этой точки перпендикуляр до пересечения со значением коэффициента Пуассона ?=0,3.
  • Проводим через точку пересечения прямую, параллельную оси абсцисс и получаем значение ?0?2,05.

    Теперь, чтобы рассчитать осадку по формуле (1) необходимо определить нагрузку, приходящуюся на 1 м. Это легко сделать, зная вес сооружения и длину условного фундамента, а также удельный вес грунта. Например, для супеси он составляет примерно 2700 кг/м3.

    Расчет осадки: метод послойного суммирования

    Рисунок 3. Схема определения осадки основания.

    Чтобы сделать свайный фундамент, осадку основания под ним можно определить методом послойного суммирования в соответствии с расчетными эпюрами, представленными на рис. 3. Схема фундамента, как и ранее, будет соответствовать условному.

    Метод заключается в том, что основание разделяют на однородные слои, начиная от поверхности до глубины, на которой дополнительные нагрузки на сжимаемость слоя влияния не оказывают. На рис. 1 эта глубина обозначена НС. На изображения показаны уровни: планирования и поверхности природного рельефа – DL и NL,соответственно, FL – уровень подошвы фундамента (для свайного это уровень нижнего конца свай).

    Значения НС определяют из условия:

    где ?zp – дополнительное напряжение, возникающее в грунте от веса сооружения (с учетом веса условного фундамента); ?zg – напряжение в грунте от его собственного веса, естественно, возрастающее с глубиной.

    Если ниже границы ВС находится слой модулем деформации Е?5 МПа, то значения НС определяют из условия:

    На рис. 2 показаны:

    • эпюра изменение напряжения от собственного веса грунта ?zg ;
    • дополнительная прямая 0,2 ?zg;
    • эпюра изменения напряжения от веса сооружения ?zg.

    Алгоритм выполнения расчета, например, для основания, состоящего из 3-х слоев, отличающихся физическими свойствами:

    Строим эпюру от действия собственного веса путем последовательного вычисления ее ординат. По ней строим дополнительную прямую, равную 0,2?zg. Далее:

    • на уровне NL ?zg=0;
    • на уровне FL ?zg 0= ?1d (?1 – удельный вес первого слоя, d – расстояние между уровнями NL и FL);
    • на границе между 1 и 2 слоями ?zg 1 = ?zg 0+ (h1-d) ?1 (h1 – толщина первого слоя);
    • на границе между 2 и 3 слоем ?zg 2 = ?zg 1 + ?2h2;
    • на подошве 3 слоя ?zg 2 = ?zg 2 + ?3h3.

    После по формуле:

    Si=0,8 ?z р ср i?hi/Ei, (6)

    где Ei – модуль деформации i-го слоя; ?zр ср i – среднее напряжение, определяемое по формуле:

    ?z р ср i=(?z р i- ?z р i-1)/2

    Сдвиги, полученные по всем слоям, суммируем.

    В работе приведен простейший вариант расчета. Не были учтены такие факторы, как грунтовые воды, и многие другие, оказывающие существенное влияние на свойства грунтов. Поэтому, прежде чем выбрать вариант фундамента для дома, необходимо выполнить качественный расчет, для этого целесообразно воспользоваться услугами специалиста.

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: