Charakteristickým ukazatelem pevnosti pilotového základu je únosnost jednotlivé piloty. Tato charakteristika ovlivňuje celkový počet pilot v obvodu základu – úpravou frekvence můžete zvýšit mez zatížení, které bude základ schopen odolat. Počet vrtaných pilot a únosnost jednoho sloupu piloty jsou vzájemně propojené charakteristiky, jejichž optimální poměr je určen provedením jednoduchých výpočtů.
Příprava na výpočet
Návrh vrtaných pilot
Prvotní údaje, které budou potřebné pro výpočet únosnosti vrtané piloty, jsou získány z geologických průzkumů a výpočtu celkového očekávaného zatížení objektu. Jedná se o povinné fáze výpočtu, jejichž provedení je odůvodněno teorií výpočtu pevnostních charakteristik vrtaných základů.
Pro získání přesného výsledku jsou velmi důležité ukazatele, jako je hloubka zamrznutí, hladina podzemní vody, typ půdy a její mechanické vlastnosti. Informace o hloubce zamrznutí půdy jsou v SNiP 2.02.01-83*, data jsou rozdělena podle klimatických oblastí, prezentována kartograficky a ve formě tabulek.
Neměli byste se spoléhat na údaje z geologického a hydrogeologického průzkumu získané v sousedních oblastech. I v rámci obvodu jednoho pozemku se stav základových půd může dramaticky změnit. Přesné informace o stavu půdy poskytnou tři nebo čtyři monitorovací vrty na perimetrických kontrolních bodech.
Výpočet hmotnosti budovy se provádí s ohledem na klimatickou oblast, umístění budovy vzhledem ke směru větrů, průměrné množství srážek v zimě, hmotnost stavebních konstrukcí a zařízení. Tento ukazatel je nejvýznamnější při navrhování základů – data pro tuto část výpočtu, stejně jako diagram a výpočetní vzorce lze nalézt v SNiP 2.01.07-85.
Vedení geologie
Jáma pro geologické průzkumy
Provádění geologických průzkumů je zodpovědná činnost a ve výstavbě hromadné výroby jej provádějí specializovaní geologové. V individuální bytové výstavbě se často provádí nezávislé posouzení půdních poměrů. Bez zkušeností s prováděním výzkumu této úrovně je velmi obtížné posoudit skutečný stav věcí. Práce kompetentního specialisty z velké části spočívá ve vizuálním posouzení stavu vrstev.
Nejprve jsou na místě uspořádány jámy – vertikální výkopy obdélníkového nebo kruhového průřezu s hloubkou dva metry a šířkou dostatečnou pro vizuální kontrolu paty stěn jámy. Účelem otvorů je otevřít půdu, aby se získal přístup k vrstvám skrytým pod horní vrstvou půdy. Geologové změří hloubku vrstev, odeberou vzorek půdy ze středu každé vrstvy a následně pozorují hromadění vody na dně porubu. Místo otvorů lze instalovat kulaté jímky, ze kterých se pomocí speciálního zařízení odebírají jádra nebo se odebírají místní vzorky.
Jámy jsou po určitou dobu – dva až tři dny – zakryty, což omezuje vnikání srážek. Poté se posoudí hladina vody, která stoupla v dutině studny – tato značka, měřená od horní hranice, bude hladina podzemní vody.
Všechna přijatá data se zapisují do souhrnné tabulky a navíc se sestavuje profil půdního řezu, který umožňuje předvídat stav půdy v místech, kde se nevrtalo. Při nezávislém posuzování základů byste se měli řídit informacemi uvedenými v SNiP 2.02.01-83* a GOST 25100-2011, kde příslušné oddíly představují klasifikace půd s popisy, metodami pro vizuální určování typů půd a charakteristik v souladu s typy.
Jak používat data z geologického průzkumu
Pole zvrtaných hromad
Po provedení geologie oblasti – nezávisle nebo najatými specialisty – můžete začít určovat počáteční geometrické charakteristiky pilot.
Zajímá nás typ půdy, koeficient heterogenity půdy, hloubka promrzání a hladina podzemní vody. Schéma pro výpočet únosnosti vrtané piloty pro různé druhy zemin je v přílohách SP 24.13330.2011.
Hloubka hromady by měla být minimálně půl metru pod zámrznou hloubkou, aby se zabránilo vlivu mrazového nadzvedávání zeminy na nosnou část sloupu. Průměrná hloubka mrazu ve středním Rusku je 1,2 metru, což znamená, že minimální délka hromady by v tomto případě měla být 1,7 metru. Hodnota se v jednotlivých regionech liší.
Nejen relativní vlhkost, ale i relativní polohu spodní zámrzné značky půdy a hloubku spodní vody. V chladném období bude vysoko položená zmrzlá podzemní voda vyvíjet silný boční tlak na tělo pilotového sloupu – takové půdy jsou značně deformovány a jsou považovány za vztlakové.
Některé zeminy, charakterizované jako slabé, silně vzdouvající se a sesedající, nejsou pro stavbu pilotových základů vhodné – jsou pro ně vhodnější pásové nebo deskové základy. Určení typu půdy a také typu kompatibilního základu znamená eliminaci rychlého ničení konstrukcí. V dalších výpočtech jsou použity ukazatele heterogenity půdy uvedené v tabulkách výše uvedených regulačních dokumentů.
Výpočet celkového zatížení
Shromažďování zatížení umožňuje určit hmotnost budovy, což znamená sílu, kterou bude budova působit na základ jako celek a na jeho jednotlivé prvky. Na nosnou konstrukci působí dva druhy zatížení – dočasné a trvalé. Mrtvá zatížení zahrnují:
- Mnoho stěnových konstrukcí;
- Celková hmotnost podlah;
- Mnoho střešních konstrukcí;
- Hmotnost vybavení a užitečné zatížení.
Hmotnost konstrukcí můžete vypočítat určením objemu konstrukcí a jeho vynásobením hustotou použitého materiálu. Příklad výpočtu hmoty pro jednopodlažní budovu se železobetonovými podlahami, střechou z keramických tašek a stěnami 600 mm ze železobetonu, půdorysné rozměry 10 x 10 metrů, výška podlahy 2 metry:
- Objem stěn vypočítáme vynásobením plochy průřezu stěny obvodem. Dostaneme V stěny = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 m3. Výslednou hodnotu vynásobíme hustotou těžkého betonu, která se rovná 2500 kg/cm3. Výsledná hmotnost stěnových konstrukcí se vynásobí součinitelem spolehlivosti, pro beton rovný k = 1,1. Dostaneme hmotnost M stěny = 66 tun.
- Podobně vypočítáme objem podlah (suterénu a podkroví), jejichž hmotnost při tloušťce 250 mm se bude rovnat Mpc = 137,5 tuny, při zohlednění podobného faktoru spolehlivosti.
- Vypočítáme hmotnost střešních konstrukcí. Hmotnost krytiny na 1 m2 plechových tašek je 65 kg, měkká krytina 75 kg, keramické tašky 125 kg. Plocha sedlové střechy pro budovu s takovým obvodem bude přibližně 140 m2, což znamená, že hmotnost konstrukcí bude Mkr = 17,5 tuny.
- Celková velikost stálého zatížení bude rovna Mpost = 221 t.
Faktory spolehlivosti pro různé materiály jsou uvedeny v sedmé části SP 20.13330.2011. Při výpočtu je třeba vzít v úvahu hmotnost příček, materiály fasádního obkladu a izolaci. Objem, který zabírají okenní a dveřní otvory, se pro usnadnění výpočtu neodečítá od celkového objemu, protože tvoří nevýznamnou část celkové hmotnosti.
Výpočet živého zatížení
Gril na šroubových hromádkách
Užitná zatížení se vypočítávají v souladu s klimatickou oblastí a pokyny v kodexu „Zatížení a činnosti“. Dočasná zatížení zahrnují sníh a užitečné zatížení. Užitné zatížení pro obytné budovy je 150 kg na 1 m2 podlahy, což znamená, že celková užitná hmotnost bude rovna Mpol = 15 tun.
Do tohoto ukazatele se také sčítá hmotnost zařízení, které má být v budově instalováno. Pro určitý typ zařízení se uplatňuje faktor spolehlivosti, který se nachází ve výše uvedené sadě pravidel.
Existují různé typy speciálních zatížení, které je také třeba vzít v úvahu při návrhu. Jedná se o seismické, vibrační, výbušné a další.
Zatížení sněhem je určeno vzorcem:
kde ce je koeficient snášení sněhu rovný 0,85;
ct – tepelný koeficient rovný 0,8;
m – koeficient přechodu, pro budovy s plánem menším než 100 m, přijatý podle tabulky D výše uvedeného SP;
St – hmotnost sněhové pokrývky na 1 m2. Přijímáno podle tabulky 10.1 v závislosti na sněhové oblasti.
Ukazatele dočasného zatížení se sečtou s trvalými a získá se kvantitativní ukazatel celkového zatížení budovy na základ. Toto číslo se používá pro výpočet zatížení na jeden sloup piloty a porovnání meze pevnosti. Pro usnadnění výpočtu a srozumitelnost příkladu budeme akceptovat dočasné zatížení Mvr = 29 t, což v součtu s konstantními dá Mtot = 250 t.
Podívejte se na video, jak správně vypočítat zatížení podstavce.
Stanovení únosnosti piloty
Geometrické parametry piloty a pevnost v tahu jsou vzájemně propojené veličiny. V tomto příkladu bude zatížení na metr základu 250/20 = 12,5 tuny.
Výpočet meze zatížení na jedné vrtané pilotě se provádí podle vzorce:
kde F je mez únosnosti; R – relativní odpor půdy, jehož příklad výpočtu je v SNiP 2.02.01-83*; A – plocha průřezu hromady; Eycf, fi a hi – koeficienty z výše uvedených SNiP; y je obvod úseku sloupu piloty dělený délkou.
Podívejte se na video, jak zkontrolovat nosnost hromady pomocí profesionálního vybavení.
U hromady dlouhé jeden a půl metru o průměru 0,4 metru bude nosnost 24,7 tuny, což umožňuje zvýšit rozteč sloupů piloty na 1,5 metru. V tomto případě bude zatížení hromady 18 tuny, což ponechává poměrně velkou rezervu bezpečnosti. Změnou geometrických charakteristik, ale i rozteče sloupů pilot se reguluje únosnost. Tato tabulka níže ukazuje závislost nosnosti jeden a půl metrové piloty na jejím průměru:
Závislost únosnosti na šířce piloty
Existuje mnoho služeb, které umožňují vypočítat nosnost hromady online. Měli byste používat pouze důvěryhodné portály s dobrými recenzemi.
Je důležité nepřekračovat povolené zatížení hromady a ponechat bezpečnostní rezervu – jen málo služeb může naplánovat rozložení zatížení, takže byste měli věnovat pozornost algoritmu výpočtu.
