Esboço dos elementos constituintes de uma fundação por estaca com grelha

As fundações de gradeamento sobre estacas são merecidamente populares entre os incorporadores privados que desejam construir uma fundação de alta qualidade no menor tempo possível em uma paisagem com uma estrutura complexa. Afinal, a grelha pode ser rasa ou rasa, o que representa uma economia significativa de custos para sua construção.

Porém, existe um problema em calcular corretamente o número necessário de estruturas portantes, seu tipo e etapa de instalação, portanto, antes da construção, é necessário fazer uma coleta completa de informações.

Além disso, primeiro a fundação é projetada levando em consideração as características da futura construção, pois o custo final da construção da casa depende de quantas estacas estão instaladas, e só então é calculada a fundação por estacas.

Que informações você deve coletar primeiro?

1. Obtenha informações detalhadas sobre o estado dos solos, a altura dos horizontes hídricos e o grau de mobilidade das camadas individuais.
2. Elaborar um projeto para a futura casa, tendo em conta os materiais de construção utilizados, e ainda permitir erros em móveis e outros materiais.
3. Calcule quanto peso de todos os materiais de construção é necessário para construir uma casa.
4. Determine a profundidade das camadas rochosas fortes e o grau de sua elevação.
5. Selecione o tipo ideal de pilhas e características da grelha.
6. Calcule a carga permitida por unidade de área de solo, bem como o número permitido de estruturas de suporte.

Via de regra, o projeto de tais fundações envolve a coleta de todas as informações sobre a futura construção e canteiro de obras. São cálculos de engenharia complexos que devem ser feitos por um construtor profissional com experiência na área.

Além disso, dada a área aberta entre a casa e o terreno, a inclinação da estrutura sob a influência do vento é inevitável e deve ser levada em consideração.

Ao calcular essas fundações, às vezes também é levado em consideração quanto e que tipo de materiais impermeabilizantes são necessários para proteger a fundação. O projeto e cálculo desta fundação consiste em várias etapas principais:

• seleção do diâmetro ideal das estacas utilizadas;
• cálculo do comprimento máximo permitido da estrutura;
• cálculo da quantidade mínima de materiais sobre os quais será colocada a grelha;
• cálculo da capacidade de carga de estacas perfuradas como alternativa às de fábrica;
• cálculo e seleção da grelha.

Na fase de projeto, você precisa decidir imediatamente que tipo de estrutura será utilizada. Afinal, o número máximo possível de estruturas, o diâmetro permitido e a tecnologia de construção dependem de suas características.

Selecionando o diâmetro ideal da estrutura

É claro que cada tipo é projetado para sua própria carga admissível, portanto, em alguns casos, os próprios profissionais calculam o diâmetro e ajustam-no aos padrões de fábrica. Assim, agora no mercado de materiais de construção você pode encomendar estruturas com diâmetros de 57, 76, 89 e 108 mm. Eles são selecionados de acordo com certas regras:

1. O diâmetro de 57 mm é projetado para uma carga pequena, por isso é frequentemente utilizado para a construção de fundações para cercas, galpões e outras dependências de pequena massa.
2. O diâmetro de 76 mm está projetado para uma carga máxima de até 3 toneladas, portanto é utilizado para a construção de dependências leves.
3. O diâmetro de 89 mm já possui maior capacidade de carga e pode suportar cargas de até 5 toneladas por unidade, portanto é ideal para a construção de edifícios residenciais de estrutura térrea.

Mas um diâmetro de 108 mm já é capaz de suportar edifícios residenciais com vários andares. Eles só precisam ser construídos com materiais de construção relativamente leves, porque a carga permitida em uma pilha é de até 7 toneladas.

Escolhendo o comprimento ideal

Ao projetar fundações por estacas, deve-se lembrar que o comprimento dos elementos de suporte de carga deve ser suficiente para atingir a profundidade de congelamento do solo e repousar contra fortes camadas de solo. Afinal, se forem cometidos erros no projeto, ocorre o afundamento de um canto separado da casa com sua posterior destruição. Portanto, o comprimento da estrutura é selecionado levando em consideração alguns fatores importantes

Densidade do solo

Se os solos estiverem soltos e não suportarem cargas pesadas, as estacas serão baixadas até a profundidade de congelamento ou atingirão solos fortes. No canteiro de obras é necessário realizar estudos geodésicos detalhados e coletar dados sobre as condições do solo e do nível do lençol freático. Isso é feito usando o método de núcleo profundo ou manualmente com uma pá.

Se houver solos fortes, como argila ou areia, por baixo da camada, será necessário usar estacas de até 2,5 metros de comprimento. Se houver rochas de baixa densidade sob uma camada de solo fértil, então, usando uma furadeira de jardim, um poço é feito ao nível das rochas fortes e o comprimento dos elementos de suporte é calculado com base na profundidade do poço.

Diferença de altura no site

Um exemplo de cálculo da altura de uma fundação por estaca com diferença de altura em um local

Via de regra, na construção dessas fundações, o local raramente é nivelado em um único plano devido aos altos custos financeiros.

Em seguida, fazem um poço no local mais baixo da futura fundação e no mais alto, depois calculam o comprimento do poço em ambos os locais. É claro que o nível das rochas duras nem sempre será o mesmo em diferentes cotas, por isso a perfuração é realizada em vários locais.

O resultado é um projeto completo para a escolha do comprimento ideal da base de uma casa, levando em consideração o tipo de solo e a altura do local. É proibida a instalação de estacas do mesmo comprimento nestes casos, caso contrário haverá inclinação para menor resistência do solo.

Cálculo do número necessário de estruturas de suporte

A escolha do número ideal de estacas é feita levando-se em consideração o possível rolamento, bem como o tamanho e peso da estrutura. As distâncias médias podem ser as seguintes:

• para casas pequenas (estrutura, madeira ou tronco), a distância não deve ser superior a 3 metros;
• para concreto aerado, espuma de concreto ou casas semelhantes - não mais que 2 metros;
• para cercas – 3,5 metros;
• para grandes edifícios maciços feitos de tijolo, pedra natural e outros materiais de construção, é realizado um cálculo adicional da carga admissível da estrutura por unidade de área de solo.

1. Faça ou elabore uma planta de casa, de preferência com telhado e divisórias estruturais.
2. Instale estacas de suporte nos cantos do edifício e nas interseções das paredes de suporte.
3. Calcule a massa projetada da edificação e, a seguir, selecione o tipo de estaca levando em consideração o material e o diâmetro da estrutura.
4. Projetar apoios adicionais entre as estacas de canto e intermediárias, levando em consideração o comprimento admissível da estrutura e o peso da edificação.
5. Preencha o espaço interno com suportes, levando em consideração a distância entre eles de 2 a 2,5 metros.

Quando o projeto preliminar para localização das estacas estiver pronto, já é possível calcular o número total de apoios necessários.

Cálculo da capacidade de carga de estacas perfuradas

As pilhas de fábrica nem sempre se justificam se levarmos em conta os custos financeiros da entrega do transporte. Nesses casos, muitas vezes são utilizadas estacas perfuradas ou de injeção, pois podem ser feitas diretamente no canteiro de obras.

A profundidade de tais estacas depende da profundidade das camadas fortes do solo, e seu número pode ser significativamente menor do que o das estacas parafusadas.

O número e a seção transversal de tais estruturas são determinados levando-se em consideração a capacidade de carga de cada estaca separadamente, bem como a massa do edifício como um todo. A resistência do próprio solo, tanto horizontal quanto vertical, também é levada em consideração. Para uma estaca de 3 metros de comprimento, a capacidade de carga pode ser calculada usando a fórmula:

P = 0,7 x RнхF + 0,8 x U x fin x li, Onde:

• P – capacidade de carga dos elementos portantes;
• 0,7− coeficiente de solo;
• Rн – resistência do solo sob a extremidade inferior da estrutura (materiais de referência);
• F – área de apoio, m2;
• 0,8− coeficiente de condições de trabalho
• U – perímetro em metros;
• aleta – resistência padrão do solo da superfície lateral aos elementos portantes, t/m2 (determinada em tabelas);
• li – altura da camada de solo na zona de contato com a fundação em metros.

Cálculo da grelha

O projeto de fundações de gradeamento sobre estacas envolve a instalação de uma almofada especial sobre a qual já estão montadas paredes de suporte. Esta grelha distribui uniformemente a carga do edifício em todos os suportes simultaneamente e é projetada separadamente.

A grade é uma faixa de concreto, concreto armado ou pré-fabricada, rigidamente conectada a estacas por reforço. Distribui a massa por todas as estacas ao mesmo tempo, por isso é necessário calcular suas dimensões e dimensões.

Aqui são utilizados cálculos especiais, que podem ser encontrados na literatura especializada e devem ser realizados por projetistas profissionais, pois disso depende o número de estacas instaladas.

Para ligar as estacas e proporcionar rigidez adicional, a grelha é reforçada adicionalmente com hastes de aço de 12 mm de diâmetro em várias direções. A armadura deve ficar totalmente escondida no concreto para evitar a propagação da corrosão. Você pode calcular quanto e que tipo de reforço precisa usar usando fórmulas prontas ou levando em consideração a zonalidade da grade.

A fundação é a base da construção e o seu cálculo correto é a base para a longevidade de toda a estrutura. Para calcular o número necessário de estacas parafusadas, sua largura e outros parâmetros necessários para a construção da fundação, é necessário seguir uma metodologia padronizada comprovada. Inclui um conjunto de fórmulas nas quais é necessário substituir dados geodésicos sobre as especificidades de uma determinada área e valores tabulares correlacionados com os parâmetros de fundação exigidos. Para calcular o número de estacas aparafusadas para a fundação de uma casa particular, é necessário aprofundar todas as características e sutilezas dos cálculos.

Propósito

Uma fundação sobre estacas roscadas é uma excelente solução para áreas com terrenos difíceis, mas também com preços moderados. A especificidade desta tecnologia permite que a instalação dos suportes seja efectuada em 3 dias e ao mesmo tempo garante a fiabilidade da fundação durante pelo menos 100 anos. Para obter um resultado de alta qualidade, é necessário levar em consideração todos os fatores incluídos no processo técnico: distribuição uniforme de carga, características do solo, profundidade de congelamento do solo, presença e especificidade de águas subterrâneas, etc.

Como resultado de todos os cálculos, aparecem dados que respondem a perguntas como:

• altura necessária das estacas de parafuso;
• diâmetro das estacas roscadas;
• profundidade de sua instalação;
• número necessário de estacas de parafuso;
• custo total dos materiais.

Ordem de cálculo

Sempre o primeiro passo em qualquer trabalho é o design.

Para realizar cálculos, você pode usar a metodologia padronizada para estacas roscadas descrita no SNiP 2.02.03–85. Baseia-se em dados de estudos geodésicos de um determinado terreno.

Eles incluem as seguintes informações:

• descrição do terreno do local;
• composição e densidade do solo;
• nível das águas subterrâneas;
• profundidade de congelamento do solo;
• nível de precipitação sazonal na região em desenvolvimento.

Usando esses dados, é calculado o número de estacas parafusadas para a fundação (K).

Para cálculos você precisará dos seguintes indicadores:

• carga total na fundação (P), que é a soma das massas de todos os materiais utilizados;
• coeficiente de confiabilidade (k), que é um indicador de correção do valor da carga total nas estacas;
• capacidade de suporte do solo – valor tabular;
• a área do talão da estaca, que depende diretamente do seu diâmetro, é um valor tabular;
• carga máxima admissível (S), indicador para uma estaca - valor tabular.

O coeficiente de confiabilidade (k) correlaciona-se com o número total de estacas e possui os valores correspondentes:

• k=1,4, se houver de 11 a 22 pilhas;
• k=1,65 – de 5 a 10 peças;
• k=1,75 – de 1 a 5 peças.

Cada estaca suporta uma carga igual à carga total dividida pelo número de apoios. Quanto menos houver, maior será a carga sobre uma pilha e mais rapidamente ela se tornará inutilizável e, com ela, toda a fundação e casa.

O cálculo correto é selecionar uma quantidade de estacas que seja suficiente para todo o período de operação da estrutura, mas sem excedentes excessivos, que são um desperdício de recursos.

Usando a fórmula acima e o coeficiente para estacas roscadas, o cálculo das cargas e a construção posterior não estão associados a quaisquer dificuldades particulares.

Nos cálculos finais, é necessário distribuir as cargas sob as estruturas portantes e pontos críticos com pressão excessiva na fundação, levando em consideração:

• tipo de estacas (suspensas ou estantes);
• massas;
• valores de força de rolamento.

Opções

Ao calcular uma fundação aparafusada e as cargas sobre ela, é necessário levar em consideração os seguintes indicadores:

• a massa total da estrutura (constante), medida em quilogramas, é a soma das massas dos seguintes elementos:
  • paredes e divisórias;
  • pisos;
  • telhados;
• cargas adicionais (temporárias, variáveis):
  • massa de neve no telhado;
  • a massa de todos os itens da casa: móveis, equipamentos, materiais de acabamento e moradores (valor médio 350 kg/m²);
• cargas dinâmicas de natureza de curto prazo surgem das influências de:
  • rajadas de vento;
  • processos sedimentares;
  • flutuações de temperatura.

Variedades

Dependendo da estrutura (formato) da estaca roscada, as especificidades de sua aplicação variam.

Os seguintes tipos comuns são diferenciados:

• placa larga com ponta fundida - utilizada para pequenas construções com solo simples;
• multicamadas com várias lâminas em diferentes níveis - usado para aumentar a carga em solos difíceis;
• com perímetro variável - produto de perfil estreito para condições específicas;
• placa estreita com ponta dentada fundida - usada em condições de permafrost e solo rochoso.

Especificações

Existem várias características técnicas principais das estacas parafusadas.

Esses incluem:

• comprimento do cano e material de fabricação;
• diâmetro da pilha;
• tipo de lâminas e sua forma de fixação ao tronco.

Diâmetro

As estacas são fabricadas com dimensões padronizadas para realizar as tarefas relevantes:

• 89 mm (diâmetro da lâmina 250 mm) - com uma carga calculada em um suporte não superior a 5 toneladas, trata-se principalmente de casas térreas com estrutura;
• 108 mm (diâmetro da lâmina 300 mm) - com carga projetada em um suporte não superior a 7 toneladas: casas de estrutura de um e dois andares, edifícios de madeira e estruturas de blocos de espuma;
• 133 mm (diâmetro da lâmina 350 mm) - com carga projetada em um suporte não superior a 10 toneladas: casas de tijolo e concreto aerado usando elementos metálicos.

Comprimento

A escolha do comprimento da estaca é baseada na densidade do solo: a estaca deve assentar apenas em solos sólidos.

Além disso, seu comprimento depende das diferenças de elevação existentes no local:

• profundidade da argila inferior a 1 metro – comprimento da pilha 2,5 metros;
• no caso de solos soltos ou areia movediça, o comprimento da estaca é determinado pela profundidade de imersão da broca nas camadas duras;
• se o local for irregular, a diferença no comprimento das estacas pode variar de 0,5 metros ou mais, dependendo do caso específico.

Número de suportes e seu espaçamento

Os valores tabulados para a localização dos apoios entre si incluem os seguintes valores:

• de 2 a 2,5 metros – para casas com esquadrias de madeira e construções de blocos;
• 3 metros – para construções de madeira ou toras.

Ao organizar as estacas de fundação para distribuir uniformemente as cargas, as seguintes regras para sua colocação devem ser levadas em consideração:

• em todos os cantos da casa;
• na intersecção da parede de suporte e da divisória interna;
• próximo ao portal de entrada;
• dentro do perímetro da edificação em intervalos de 2 metros;
• existem pelo menos 2 pilhas debaixo da lareira;
• sob uma parede de suporte, onde se encontra uma varanda, mezanino ou estrutura semelhante.

Grelhada

A grelha é um elemento de fundação necessário para distribuir uniformemente a carga exercida pelo edifício sobre a fundação. Para garantir a confiabilidade da grelha, é necessário calcular uma série de parâmetros, não importando o tipo de grelha.

Os cálculos incluem:

• força de impulso da fundação;
• força de punção atuando em cada canto separadamente;
• força de flexão.

Se for utilizada uma grade alta, toda a carga é aplicada nas estacas. A carga vertical atua por baixo e a carga deformante atua lateralmente. Tais cálculos são muito complexos e requerem conhecimento profissional. Para os cálculos, é necessário utilizar padrões de construção individuais.

Eles definem os seguintes padrões:

• Os suportes podem ser ligados à grelha de duas formas: rígida e livre;
• a profundidade de inserção do cabeçote na grade é de no mínimo 10 cm;
• a distância entre o solo e a grelha é de pelo menos 20 cm;
• a espessura da grelha não pode ser inferior à espessura das paredes e é de pelo menos 40 cm;
• a grelha deve ter altura superior a 30 cm;
• a grelha é reforçada com armadura longitudinal e transversal com secção de haste de 10 a 12 mm.

Exemplo de contagem

Este exemplo serve para mostrar detalhadamente a aplicação de fórmulas no cálculo de uma fundação aparafusada.

Os dados iniciais para uma casa com perímetro de 10x10 são:

• uma casa construída com tecnologia de moldura, o telhado é coberto com ardósia, há um alpendre;
• dimensões da fundação – 10x10, altura do edifício – 3 metros;
• No seu interior existem duas divisórias instaladas que, cruzadas, dividem a divisão em 3 divisões;
• inclinação do telhado - 60 graus;
• a moldura é em madeira com seção de 150x150;
• a grelha é em madeira com secção de 200x200;
• As paredes são feitas de painéis SIP.

• área da parede:
  • suporte de carga: 10*3*4= 120 m². m;
  • partições: 10*3+5*3= 45 m². m;
• massa das paredes (a massa de 1 m² de parede e divisória de madeira é retirada da tabela de valores médios):
  • suporte de carga: 50 kg*120=6000 kg;
  • divisórias: 30 kg*45=1350 kg;
  • total: 6.000+1.350=7.350kg;
• peso dos pisos por 100 m². m.:
  • porão: 150 kg*100=15.000 kg;
  • sótão: 100 kg*100=10000 kg;
  • telhado: 50 kg*100=5000 kg;
  • total: 15.000*10.000+5.000=30.000 kg;
• pela massa de elementos adicionais (conteúdo interno da casa, tipo de eletrodomésticos, acabamentos, número de moradores, etc.), toma-se o valor médio tabular de 1 m2. m com 350 kg:
  • 350*100=35.000 quilogramas;
• peso total do edifício:
  • 35.000+30.000+7.350=72.350kg;
• por exemplo, é considerado um coeficiente de confiabilidade de 1,4;
• a carga máxima no talão de uma estaca com diâmetro de 300 mm é de 2.600 kg, desde que a resistência do solo seja de 3 kg/metro cúbico. cm (solo com densidade média, águas profundas e nível de congelamento não superior a 1 metro);
• Calculamos o número de estacas usando a fórmula K=P*k/S: K=72350*1,4/2600=39 estacas.

No processo de cálculo do número de estacas e sua distribuição por toda a área da fundação, existem muitas pequenas características, cada uma das quais de uma forma ou de outra afeta a melhoria do resultado final:

• ao instalar uma fundação feita de estacas aparafusadas em solo complexo e instável, uma cinta usando um ângulo ou canal de metal ao nível da base é usada para fortalecer a estrutura de suporte;
• na ausência de dados geodésicos para cálculos, é preferível utilizar parâmetros correspondentes à carga mínima de projeto, ou seja, criar uma margem máxima de segurança;
• para melhorar a qualidade dos cálculos, além de fórmulas e dados tabulares, vale a pena utilizar um programa de design: ele recalculará todos os parâmetros e refutará ou confirmará os cálculos manuais;
• as estacas menos resistentes possuem troncos feitos de tubos com costura e lâminas soldadas;
• Pelas normas, a base não deve ultrapassar 60 cm do solo, enquanto o comprimento da estaca deve ser de 20 a 30 cm.

O número calculado de pilhas nem sempre é ideal: pode haver circunstâncias adicionais que exijam a utilização de um número maior. Além disso, uma pequena margem de segurança tem um efeito benéfico na durabilidade da fundação.

Na instalação de estacas em local irregular, é aconselhável deixar uma margem de cerca de 20–50 cm de comprimento, podendo futuramente o excesso ser cortado ou arrancado. Mas se houver deficiência, será necessário cravar uma nova pilha.

Neste artigo, diremos quais erros podem ser cometidos ao calcular de forma independente uma fundação por estaca para projetos de construção baixos e como evitá-los.

Erros comuns no projeto de fundações por estacas roscadas

Aqui estão os erros que são frequentemente encontrados em projetos de fundação por estacas desenvolvidos por nós mesmos:

• ignorar as características estruturais (incapacidade de determinar corretamente onde estarão concentradas as cargas principais e onde estarão as secundárias);
• incapacidade de calcular corretamente as cargas (muitas vezes apenas o peso da própria estrutura é levado em consideração);
• ignorando as condições do solo no canteiro de obras (grau de atividade corrosiva, características físicas do solo, etc.).

Às vezes, surgem imprecisões nos cálculos devido à consideração incorreta da paisagem do local (acontece que a altura mínima da base não foi cumprida, etc.).

O resultado é uma avaliação incorreta da capacidade de carga da estrutura e do grau de influência ambiental na fundação, o que muitas vezes leva ao afundamento e ao desenvolvimento acelerado de corrosão e processos de putrefação.

Desenvolvemos este material para que você possa determinar de forma independente o tamanho e o número de estacas parafusadas para a futura fundação. Por um lado, o cálculo acima é condicional, pois utiliza indicadores médios que podem variar dependendo do tipo de edifício e da região de construção. Por outro lado, é universal, pois se baseia nas soluções e dados mais padronizados. Mas o mais importante é que permite compreender o próprio esquema de cálculo e compreender o que deve ser levado em consideração nesta fase.

O material é voltado para a área de construção de moradias individuais e não leva em consideração as características de design de objetos complexos.

Coleta de carga

Em primeiro lugar, para calcular a fundação é necessário coletar todas as cargas que irão atuar sobre ela. Podem ser Pd permanentes e temporários (Pl de longo prazo, Pt de curto prazo, Ps especiais).

Constante P d – o peso das partes das estruturas, incluindo estruturas de suporte e fechamento de edifícios.

P l de longo prazo - o peso das divisórias temporárias, argamassas e sapatas dos equipamentos, o peso dos equipamentos estacionários, os líquidos que os preenchem, os sólidos, etc.

P t de curto prazo - impactos de pessoas (animais, equipamentos) nos pisos, da movimentação de equipamentos de elevação e transporte, de veículos e condições climáticas (neve, vento, etc.).

P s especiais - impacto sísmico, explosivo, impacto por colisão de veículos com partes da estrutura, impacto causado por incêndio ou deformação da base, acompanhado de mudança radical na estrutura do solo.

Observe que este cálculo levará em consideração apenas os tipos de impactos que são de fundamental importância no cálculo de uma fundação feita de estacas aparafusadas.

Cargas constantes. Como calcular o peso das partes de uma estrutura?

Para calcular o peso de uma estrutura, basta conhecer a gravidade específica dos materiais que serão utilizados na sua construção e seus volumes estimados. Isso não requer nenhum conhecimento ou habilidade especial. Você pode tentar solicitar os dados necessários ao fornecedor de materiais de construção.

Ao realizar os cálculos, utilizaremos dados de referência com valores médios do peso específico das estruturas das casas (paredes, pisos, telhados) apresentados na Tabela 1.

Gravidade específica de paredes de 1 m 2
Paredes de moldura com 200 mm de espessura com isolamento
Paredes feitas de troncos e vigas	70-100 kg/m2
Paredes de tijolo com 150 mm de espessura		200-270kg/m2
Concreto armado com 150 mm de espessura		300-350 kg/m2
Gravidade específica de pisos de 1 m 2
Sótão em vigas de madeira com isolamento, densidade até 200 kg/m 3		70-100 kg/m2
Sótão em vigas de madeira com isolamento com densidade até 500 kg/m 3		150-200 kg/m2
Cave em vigas de madeira com isolamento, densidade até 200 kg/m 3		100-150 kg/m2
Cave em vigas de madeira com isolamento, densidade até 500 kg/m 3		200-300 kg/m2
Concreto reforçado
Gravidade específica de 1 m 2 de cobertura
Cobertura em chapa de aço
Revestimento ruberoide
Cobertura de ardósia
Cobertura feita de telhas de cerâmica

Tabela 1. Dados de referência com valores médios do peso específico das estruturas das casas: paredes, tetos, telhado.

Ao realizar os cálculos por conta própria, vale considerar que, conforme cláusula 4.2. SP 20.13330.2011 o valor de projeto da carga deve ser determinado como o produto do seu valor normativo pelo fator de confiabilidade da carga (γ f) para o peso das estruturas do edifício correspondente ao estado limite em consideração:

Tabela 2. Guia. 7.1 SP 20.13330.2011

Vamos fazer os cálculos necessários usando o exemplo de uma casa de estrutura 6x9 com sótão.

Para calcular o peso das paredes da casa, é necessário calcular seu perímetro. Perímetro das paredes externas + paredes internas: P = 47 m, tomaremos a altura média das paredesh=4,5 m. Então o peso da estrutura da parede será igual a: P xh x gravidade específica do material da parede.

47 m x 4,5 m x 70 kg/m 2 = 14.805 kg = 14,8 toneladas.

A seguir, vamos calcular o peso do telhado. Assumimos que o peso do telhado (sistema de caibros de madeira cobertos com telhas metálicas) é de 40 kg/m2 (peso total de telhas metálicas, revestimento, caibros). Então o peso do telhado será igual a:Stelhado x gravidade específica 1 m 2

92 m 2 x 40 kg/m 2 = 3.680 kg = 3,7 t.

54 m 2 x 0,1 t/m 2 x 2 = 10,8 t.

Depois de concluídos todos os cálculos necessários, multiplicamos o peso resultante da estrutura pelo coeficiente de confiabilidade, de que falamos anteriormente (no cálculo para uma casa de estrutura, tomamos o coeficiente igual a 1,1 - para estruturas de madeira) :

29,3 toneladas x 1,1 = 32,2 toneladas

Assim, a carga do próprio edifício será de 32,2 toneladas, peso esse que é aceito condicionalmente, sem deduzir aberturas de portas e janelas.

Cargas de curto prazo. Cargas em pisos e cargas climáticas

Desde pessoas (animais, móveis, equipamentos) até pisos

Não podemos esquecer do impacto nos pisos, ou seja, do peso das pessoas, dos animais, dos móveis, dos equipamentos. Como é impossível determinar com precisão o valor deste indicador na fase de projeto e construção, o valor normativo de uma carga uniformemente distribuída - Pt (Tabela 8.3 SP 20.13330.2011), atuando por 1 m 2, é adicionado ao peso de a estrutura do piso.

Para edifícios residenciais é de 1,5 kPa (150 kg/m 2 ). Ao calcular obtemos:

S pisos x150 kg/m 2 x número de sobreposições

Cargas de pessoas (animais, móveis, equipamentos) nos pisos = 54 m 2 x 150 kg/m 2 x 2 = 16.200 kg = 16,2 toneladas.

Neve

Para calcular as cargas climáticas (vento, neve, etc.) atuantes na fundação, conforme cláusula 10 da SP 20.13330.2011, é necessário levar em consideração a área de neve (peso da cobertura de neve por 1 m 2) e o estrutura da cobertura do edifício (quanto maior for a inclinação, menor será o impacto).

Ter em conta a área de construção no cálculo da carga de neve é ​​de fundamental importância, uma vez que, por exemplo, o peso da cobertura de neve é ​​muito diferente para diferentes regiões. Para a parte central da Federação Russa é de 180 kgf/m2 ( onde kgf é um quilograma-força igual à força que confere a uma massa em repouso igual à massa do protótipo internacional do quilograma uma aceleração igual à aceleração normal da gravidade), para uma parte significativa da região do Volga - 320 kgf/m2, e para certas regiões da Sibéria - já 400 kgf/m2, o que afetará os resultados do cálculo.

Fig 1. Mapa de áreas nevadas da Federação Russa

S telhados x Peso estimado da cobertura de neve x coeficiente de inclinação do revestimento (assumido igual a 0,7 - para os revestimentos mais típicos com inclinação de 30° a 45°)

Para a Rússia Central, temos:

92 metros 2 x 0,18 t/m 2 x 0,7 = 11,6 toneladas

Para a região do Volga:

92 metros 2 x 0,32 t/m 2 x 0,7 = 20,6 toneladas

Para regiões da Sibéria:

92 metros 2 x 0,4 t/m 2 x 0,7 = 25,8 toneladas

Vento

Existe uma grande probabilidade de que ao calcular a carga do vento você obtenha um valor negativo. Isto significará que o peso da estrutura acima do solo não aumentou, mas, pelo contrário, diminuiu. Portanto, às vezes este indicador pode ser negligenciado.

Mas se estamos falando de estruturas leves, principalmente aquelas caracterizadas por um grande “vento”, o mesmo indicador já será de fundamental importância, pois será necessário entender claramente como os efeitos de tração e horizontalidade nas estacas aumentarão neste caso .

O valor padrão da carga de vento W n é determinado pela fórmula:

W n =0,7 W×k (z) ×c

onde W é o valor calculado da pressão do vento, determinado a partir dos mapas do apêndice da SP 20.13330.2011 ou da Figura 1 (os valores são indicados com e sem coeficiente de 0,7);

k - coeficiente que leva em consideração a variação da pressão do vento para a altura z, determinado na Tabela 3;

c é o coeficiente aerodinâmico, que leva em consideração a mudança na direção da pressão das forças normais dependendo de qual lado a encosta está localizada em relação ao vento, a sotavento ou a barlavento.

Figura 2. Zoneamento do território da Federação Russa de acordo com o valor calculado da pressão do vento (valor calculado da pressão do vento w)

Altura z, m
não mais que 5
Tipos de terreno: A – costas abertas de mares, lagos e reservatórios, desertos, estepes, estepes florestais, tundra; B – áreas urbanas, florestas e outras áreas uniformemente cobertas por obstáculos com mais de 10 m de altura; B – áreas urbanas com edifícios densos com altura superior a 25 m

Tabela 3. Coeficiente k (z) para tipos de terreno

Quando há vento na encosta do telhado
Quando o vento está na empena

Tabela 4. Coeficiente (c) para telhados de duas águas com vento na encosta e no frontão

O fator de confiabilidade para carga de vento g t deve ser considerado igual a 1,4.

Os ventos predominantes são direcionados para a empena da cobertura, portanto o indicador aerodinâmico para uma cobertura com inclinação ά = 45 é igual a C = -1,4;A cobertura está localizada a 10 metros de altura, ou seja, o coeficiente é de 0,65 (áreas urbanas):

Wн =0,7 x 23 kgf/m 2 ×0,65 x (-1,4) = -14,65 kgf/m 2 (o sinal “-” indica a força que tenta arrancar o telhado de todo o edifício).

A força total no telhado será: 92 x (-14,65 kgf/m 2 ) = - 1.348 kgf = -1,35 t.

Coleta de carga

Impacto total total na fundação: 32,2t + 16,2t. + 21,5 toneladas + (-1,35 toneladas) = ​​68,55 toneladas.

Condições do terreno no local: levantamentos geotécnicos, geologia expressa ou testes de aparafusamento?

A próxima etapa, muitas vezes esquecida, é determinar as condições do solo do canteiro de obras proposto.

Para obter informações confiáveis ​​sobre a capacidade de suporte dos solos, seria mais eficaz realizar testes de campo de controle dos solos utilizando uma estaca em escala real. Ao mesmo tempo, vale considerar que são realizados apenas com base em dados de levantamentos geotécnicos (EGS). Ou seja, são necessários testes para confirmar as conclusões tiradas das informações contidas nos relatórios do IGI (descrição detalhada das propriedades do solo, sua profundidade de elevação e congelamento, resultados de testes laboratoriais de solos, dados sobre suas propriedades físicas e mecânicas, seção geológica de engenharia, etc.).

Porém, devido ao alto custo desses métodos de avaliação da capacidade de suporte dos solos, eles praticamente não são utilizados na área de construção baixa.

As empresas que constroem fundações de estacas roscadas oferecem uma série de alternativas a esses procedimentos.

Teste de aparafusamento. Não é um método de pesquisa de solo. Os resultados obtidos dependerão muito da época do ano e do grau de saturação de umidade do solo. Consequentemente, se o procedimento for realizado na mesma área na primavera ou após fortes chuvas e no verão, ou seja, durante a estação quente e seca, os dados obtidos serão muito diferentes. Isso indica a eficácia insuficiente do método.

Uma boa alternativa ao IGI para construção baixa é a geologia expressa (levantamentos geológicos e litológicos). Torna possível identificar objetos e processos geológicos potencialmente perigosos (bacias hidrográficas, sufusão, cárstico, etc.), determinar oportunamente condições complexas do solo que exigem uma abordagem especial tanto para o projeto e construção de objetos, quanto para o nível de sua confiabilidade (mais sobre Geologia expressa você pode ler no artigo “”). Ter conhecimento sobre as propriedades e estrutura do solo permite escolher uma combinação de modificações e a quantidade de estacas parafusadas para um local específico.

Além disso, a geologia expressa permite determinar as características físicas dos solos, importantes para a seleção da configuração da lâmina (não confundir com o diâmetro), que afetam a capacidade de carga da estaca (mais informações sobre o necessidade e motivos para seleção da configuração da lâmina estão contidos no artigo “”).

Para confirmar os resultados dos levantamentos geológicos e litológicos e a conformidade da capacidade de suporte dos solos com os requisitos da documentação de projeto, após a instalação das estacas roscadas, recomenda-se realizar medições de controle do valor do torque.

A agressividade corrosiva do solo é o indicador mais importante para a seleção das características das estacas roscadas

Também é importante lembrar que durante o processo de projeto da fundação são atribuídos não apenas os parâmetros estruturais, mas também os geométricos das estacas. Portanto, uma etapa obrigatória do projeto é a determinação da atividade corrosiva do solo, com base nos dados em que são selecionadas a espessura do tronco e da lâmina, o tipo de aço, garantindo a conformidade da vida útil da estrutura com os requisitos do GOST. 27751-2014 “Confiabilidade de estruturas e fundações de edifícios. Disposições básicas”.

Para esclarecer a correta seleção dos parâmetros, recomenda-se que após o cálculo da vida útil, verifique a espessura residual da parede do cano quanto ao cumprimento das cargas de projeto.

Altura básica. Existe alguma diferença na seleção das estacas parafusadas?

Ter em conta a paisagem do canteiro de obras proposto é outra condição obrigatória que deve ser cumprida no cálculo da fundação.

A presença de diferença de altura no local exige não só a utilização de estacas aparafusadas de vários comprimentos, mas também uma combinação de modificações diferente do que no caso de construção em superfície plana. Isto se deve ao aumento do impacto horizontal na fundação.

É importante ter o cuidado de respeitar previamente a altura mínima do rodapé (pelo menos 500 mm). Se esta condição não for atendida durante o processo de amarração de uma fundação aparafusada, devido à proximidade dos elementos estruturais ao solo, haverá risco de desenvolvimento de corrosão (ao amarrar com canal ou viga I) ou processos de putrefação (ao amarrar madeira ou toras), que exigirão a organização de medidas adicionais para proteger os elementos estruturais.

Determinação de áreas onde as cargas se acumulam. Como colocar estacas na fundação?

Na colocação de estacas é necessário levar em consideração a distribuição desigual da carga ao longo da base, pois isso permitirá uma distribuição uniforme do fator de segurança de toda a fundação e aumentará significativamente sua vida útil.

Sob a cumeeira de uma casa com telhado de duas águas, o impacto será máximo, sob paredes estruturais e não estruturais esses indicadores diminuirão e as estacas instaladas para apoiar as vigas do piso são projetadas para absorver o mínimo de impacto. É por isso que, na maioria dos casos, na construção de uma fundação, são utilizadas configurações com diferentes parâmetros de projeto.

Depois de determinar os componentes críticos da estrutura, a localização das paredes estruturais e não estruturais do edifício, pode-se prosseguir diretamente para o arranjo. Existem algumas regras básicas a serem seguidas aqui.

O principal na hora de selecionar as estacas é o número, o diâmetro e a configuração das lâminas, já que a capacidade de carga depende desses parâmetros. A espessura da parede do cano e o seu diâmetro proporcionam rigidez e resistência, enquanto a espessura da parede do cano é decisiva.

Para componentes críticos da estrutura, são adequadas estacas roscadas de duas lâminas com o diâmetro máximo da lâmina para uma modificação específica. Isto se deve a vários motivos. Em primeiro lugar, são resistentes a todos os tipos de impacto. Em segundo lugar, ao contrário dos de lâmina única, os projetos com duas lâminas garantem a inclusão de uma massa de solo próxima à estaca no trabalho da estaca, o que aumenta a capacidade de carga.

Ao determinar a frequência do arranjo, deve-se partir de dois parâmetros:

• locais onde as paredes se cruzam e as fundações giram;
• características de flacidez da grelha.

Um ponto de vista comum é que, independentemente do tipo de objeto (casa, balneário, etc.), para que a grelha não ceda, basta garantir que a distância entre as estacas não ultrapasse os três metros.

As características de flacidez da grade são um valor calculado que leva em consideração a carga na viga de cintagem de cada parede e é determinado individualmente para cada caso específico. Somente calculando-os você poderá selecionar a seção transversal ideal de madeira para a grade e determinar o comprimento do vão.

Assim, no cálculo da fundação, um grande número de aspectos deve ser levado em consideração. O diâmetro e o desenho das estacas roscadas, seu número e combinação são determinados individualmente para cada objeto.

A popularidade das fundações aparafusadas para construção de moradias privadas está ganhando força. Este tipo de fundação é muito econômico, 2 a 2,5 vezes mais barato que uma fundação em faixa. Além disso, a fundação por estaca pode ser instalada em qualquer época do ano, é durável e fácil de instalar (a instalação não leva mais de 1 dia), não sendo necessário nenhum equipamento ou conhecimento especial para sua construção. As fundações de parafuso podem ser erguidas em solos turfosos e encharcados, encostas e áreas com terreno difícil. Outra vantagem inegável é que as estacas podem ser reaproveitadas, o que é importante para estruturas provisórias.

A fundação aparafusada está se tornando uma base muito popular para uma casa. É 2,5 vezes mais barato que a fita, pode ser instalada o ano todo e a instalação não leva mais de um dia.

Para que uma fundação aparafusada seja de alta qualidade, é necessário calculá-la corretamente.

• tipo de solo subjacente;
• número de suportes de parafuso;
• nível de profundidade da pilha;
• localização de cada suporte.

Além disso, deve-se ter em mente que a estaca, como qualquer material de construção, possui parâmetros que devem ser levados em consideração caso seja necessário calcular seu número:

• diâmetro;
• comprimento;
• capacidade de carga.

Estacas parafusadas para vários tipos de casas.

O primeiro parâmetro é importante na construção de uma fundação roscada para estruturas pesadas. Os demais parâmetros são importantes para distribuir corretamente a carga no solo. O comprimento da pilha deve ser suficiente para que ela assente em rochas sólidas subjacentes e não caia. A capacidade de carga é responsável pelo mesmo parâmetro, nomeadamente a resistência de toda a fundação às cargas.

Para determinar quantos suportes são necessários para a fundação de uma casa particular, você precisa decidir sobre o tipo de solo subjacente. Se for estável, com superfície plana, o cálculo será muito simples e não demorará muito. Se o local tiver diferentes tipos de solo ou terreno complexo, alguns problemas serão possíveis durante o cálculo.

Deve-se ter em mente que na construção de uma fundação por estacas para uma casa particular, podem ser utilizados vários tipos de estacas, o que criará uma base sólida para a futura casa. Um fator importante para isso será o material com que são feitas as estacas.

Cálculo do número de pilhas

Como determinar quantos suportes são necessários para uma fundação de qualidade? O cálculo da quantidade necessária para construir uma fundação de qualidade consiste em três etapas.

O primeiro passo é determinar a carga total. Inclui vários fatores:

1. O peso da futura estrutura, incluindo paredes internas, tetos entre pisos, móveis e itens de interior, decoração de telhado e fachada.
2. A carga útil calculada criada quando a casa é usada por pessoas. É calculado com base na cláusula 3.11 do SNiP 2.01.07-85* “CARGAS E IMPACTOS”. De acordo com o SNiP, a carga útil para uma casa privada é de 150 kg/m2, e para edifícios de escritórios - 200 kg/m2.
3. Carga de neve em uma casa, que é a pressão de uma massa de neve no telhado e na fundação durante o acúmulo sazonal. O cálculo da carga de neve está descrito na cláusula 5.2 do SNiP 2.01.07-85* “CARGAS E IMPACTOS”. Por exemplo, para a terceira região nevada da Rússia, a pressão calculada da neve é ​​​​de 180 kg para cada m 2 de superfície do telhado;
4. A carga total dos fatores listados é somada e multiplicada por um fator de 1,1-1,2 para obter o valor da carga para cálculo do número de apoios de uma casa particular.

Esquemas de fundações por estacas em diversos materiais.

A segunda etapa do cálculo está localizada no canteiro de obras. Esta característica determina a carga máxima em cada estaca de fundação. Depende não só do solo em si, mas também do clima. Quando prevalecem temperaturas frias, a profundidade de congelamento do solo é muito maior do que em regiões de clima quente.

Pode ser determinado de duas maneiras:

1. Com base em pesquisas geológicas. As regras para a realização de pesquisas geológicas e cálculo da capacidade de carga do solo são fornecidas na cláusula 4.10 do SNiP 2.02.03-85 “Fundações por estacas”.
2. Na impossibilidade de realizar levantamentos geológicos, os cálculos deverão utilizar a carga mínima de projeto em cada estaca. É determinado para a maioria dos tipos de solo e também depende do tamanho dos suportes utilizados.

As médias são apresentadas na tabela:

Levando em consideração todos os fatores listados, na última etapa calcula-se quantos apoios são necessários para construir uma fundação de qualidade.

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Características de cálculo do número de pilhas

Esquema de uma fundação por estacas feita de estacas roscadas pré-fabricadas.

Dado que as estacas roscadas estão localizadas a uma distância de 2 a 3 m umas das outras, existe a possibilidade de a casa assentar de forma irregular ao longo do tempo. Para evitar tais problemas, é necessário levar em consideração possíveis cargas adicionais na fundação pela lateral do edifício.

Se prevalecerem ventos fortes de uma direção na área de construção, pelo menos 20% deverão ser adicionados à carga. Como mostra a prática, na maioria dos casos, não são adicionados 20%, mas 30-35%, a fim de cobrir todas as possíveis imprecisões quando. Muitas cargas não se manifestam após a conclusão da construção, por isso é melhor jogar pelo seguro.

Ao calcular as cargas de um edifício sobre uma fundação aparafusada, é necessário levar em consideração as paredes estruturais internas. A melhor opção seria colocar apoios com maior frequência nessas áreas. Se a parede não for resistente, as estacas podem ser colocadas a uma distância maior umas das outras.

Se houver solos subjacentes fracos no canteiro de obras, é melhor usar pisos de madeira que tenham menos peso. As paredes e o telhado da casa nessas condições também devem ser tão leves quanto possível.

Vale a pena levar em consideração o fato de que ao mesmo tempo em que você economiza dinheiro na construção de uma fundação aparafusada para uma casa, não se deve economizar na quantidade e qualidade dos suportes aparafusados, visto que a confiabilidade e durabilidade não só da fundação, mas também toda a estrutura depende deles.

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O custo final pode diferir um pouco do preço base, pois depende de mais parâmetros e condições para a instalação de uma fundação aparafusada em seu local.

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Preço chave na mão, calculadora calcula com base nos seguintes parâmetros críticos principais:

• tipo de estrutura
• dimensões geométricas da casa, balneário...
• material de construção
• a necessidade de instalar estacas

A calculadora seleciona automaticamente o conjunto ideal de estacas (número, diâmetro, comprimento, espaçamento), dependendo das características do edifício que está sendo construído.
Caso existam características específicas de um determinado projeto que não estejam incluídas nos parâmetros da calculadora, solicite um cálculo a um especialista, levará um mínimo de seu tempo, mas dará o custo mais correto.

Para citar o valor exato, utilizamos uma série de indicadores importantes que nos permitem realizar todos os trabalhos em conformidade com os padrões SNiP. O catálogo da loja BalSvai é rico em uma ampla variedade de estacas parafusadas de diferentes parâmetros e capacidades de carga. O cálculo da fundação por estaca para uma casa ajudará a determinar a configuração da estaca, quantidade, profundidade de aparafusamento e etapas de localização.

O que é levado em consideração ao projetar

Se os cálculos de projeto forem realizados incorretamente, a estaca muitas vezes não consegue suportar a pressão da estrutura da estrutura, o que levará à posterior substituição/reforço e acarretará custos desnecessários.

Durante o processo de desenvolvimento do projeto, os seguintes pontos são necessários:

• peso real do edifício;
• peso levando em consideração as cargas operacionais;
• carga da massa de neve e influências do vento;
• o material com que será feita a construção;
• localização de paredes/divisórias internas;
• finalidade do edifício;
• propriedades do solo para construção civil;
• relevo do canteiro de obras.

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