Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Для прочного и функционального фундамента часто используются буронабивные сваи. Это вид свайных оснований, когда бетон заливается в сделанную в грунте скважину, в которой размещен армирующий каркас. На сыпучих грунтах для укрепления применяются специальные опалубки или обсадная труба. Эта технология подходит для строительства загородных домов, промышленных объектов. Ее используют для работ в городской черте, где окружающим зданиям противопоказана вибрация.

Минимальное и максимальное значение между опорами

Согласно требованиям СНиП, минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопастей. То есть, если имеются опоры с лопастями 30 см, минимальным расстоянием между ними будет 60 см.

Необходимо учесть, что это расстояние между лопастями, то есть при разметке, отмечая оси свай, следует считать не 2, а 3 диаметра. Максимальное расстояние определяется отношением веса дома к количеству свай.

Необходимо учитывать материал и сечение ростверка, чтобы не получить излишнюю подвижность балок в центральной части каждого пролета. По всем расчетам максимум всегда определяется как 3, в некоторых случаях — 3,5 м.

Выходить за пределы этих значение нельзя, это создаст угрозу конструкциям дома.

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Перед началом строительства нужно совершить расчет несущей способности и выбрать материал изготовления, который напрямую будет влиять на показатели будущего основания.

Расчет несущей способности

Просто недопустимо выпускать из виду этот показатель в ситуациях, когда планируется сооружать здание на основании из свай. От него напрямую зависит количество используемых материалов и количество столбов, которые будет необходимо использовать при строительстве.

Таблица несущей способности свай

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Несущая способность свай, на которые действует вертикальная нагрузка, зависит от уровня сопротивления основания (влияют используемые материалы), а также показатель сопротивляемости грунта. Чтобы провести расчет несущей способности свай, можно воспользоваться формулой:

Несущая способность = 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг)

КФ – коэфф. однородности грунта.

Нс – нижнее сопротивление грунта.

По – площадь опирания столба (м2).

Пс – периметр столба (м).

Кус – коэффициент условий работы.

Нсг – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности.

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Тсг – толщина слоя грунта (м).

Для поиска некоторых значений можно использовать СНиП (там содержится каждая необходимая таблица).

Проводя расчет несущей способности, также нужно учитывать размер столба. Как пример, столб диаметром 30 см выдерживает 1700 кг, а свая толщиной 50 см – уже целых 5000 кг. Это говорит об большом влиянии каждого сантиметра на уровень нагрузки, который будет выдерживать диаметр.

Таблица сопротивления свайных столбов в зависимости от глубины погружения

Как использовать данные геологической разведки

После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.

Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП

Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.

Читайте также:  Алюминиевая опалубка для стен и колонн — цены, покупка и аренда

Не только относительная влажность, но и взаимное расположение нижней отметки промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. В холодное время года высоко расположенные замерзшие грунтовые воды будут оказывать сильное боковое давление на тело свайной колонны – такие грунты сильно деформируются и считаются пучинистыми.

Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.

Особенности технологии

В строительстве буронабивной фундамент становится все популярнее. Это объясняется преимуществами этой технологии, позволяющей возводить сооружения практически на любых грунтах. К особенностям буронабивных свай относят:

  • Широкая область применения, возможность использования как на плотных, так и на зыбких грунтах (пучинистых или сыпучих почвах, возле водоемов).
  • Быстрое возведение фундамента. Технология с применением буронабивных свай позволяют сделать все работы быстрее, чем заливка ленточного основания или шведской плиты.
  • Построенный с соблюдением всех нормативов, фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 150 лет.
  • Простота конструкции за счет сравнительно небольшого объема земляных работ, достаточно пробурить скважины.
  • Возможность самостоятельного выбора диаметра и высоты опор, типа армирования, в зависимости от свойств грунта и конструктивных особенностей здания.
  • Повышенная несущая способность. Такой фундамент может выдерживать вес многоэтажных, промышленных здания, массивных железобетонных сооружений.

Диаметр сваи подбирается согласно действующим СНиП после геодезических изысканий, учета климатических и геологических особенностей. Непосредственно при проектировании рассчитывается масса здания, количество опор и определяется тип грунта. Информацию о несущей способности буронабивных свай на разных грунтах можно найти в таблице:

Особенности технологии

Технология буронабивного фундамента имеет недостатки, к которым относят:

  • использование тяжелой техники для бурения, установки обсадных труб, армирования на крупных строительных объектах;
  • относительная сложность технологических процессов;
  • необходимость расчетов.

Расчет несущей способности свай

Несущая способность каждой буронабивной сваи, которая определяет вертикальную нагрузку на нее, зависит от сопротивления материала, из которого она изготовлена, и сопротивления подстилающих грунтов. За основу берется наименьшее значение.

Несущая способность сваи, на которую действует осевая сжимающая нагрузка, определяется по формуле:

P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li,

где Р – несущая способность сваи; ko – коэффициент однородности подстилающего грунта; Rn – нормативное сопротивление грунта основанию опоры; F -площадь свайного основания, см²; U – периметр основания, м; kp – коэффициент рабочих условий; Fin -нормативное сопротивление грунта боковым граням столба; Li – толщина грунта, который соприкасается с боковой поверхностью столба, м.

Коэффициенты и нормативные сопротивления грунтов можно найти в приложениях СНиП «Свайные фундаменты». Если подстилающий грунт неоднороден и состоит из нескольких слоев на протяжении длины сваи, то нормативное сопротивление грунта боковым граням рассчитывается для каждого слоя по отдельности и суммируется. При подсчете несущей способности в нагрузку необходимо включать вес самих свай и ростверка.

После того как несущая способность каждой сваи определена, рассчитывается их общее количество для фундамента здания. Следует учесть, что максимальным расстоянием между соседними сваями является 2 м, а минимальным – 3 диаметра скважины.

Читайте также:  Как построить надежный и экономичный фундамент за 3 дня?

Когда количество и размеры столбов определены, выполняется их заливка. Бетон для заливки готовится непосредственно на месте, что снижает его стоимость.

Возведение фундамента из буронабивных свай сложное, но выполнимое мероприятие, которое вполне можно сделать самостоятельно. Расчет буронабивных свай – ключ к определению прочности фундамента. Главное – тщательно высчитать все параметры этой конструкции. Явным их преимуществом перед другими типами фундамента является то, что каждая свая заливается по отдельности, то есть нет необходимости в больших объемах замешиваемого бетона. Кроме того, заливка ленточного или плитного фундамента должна быть непрерывной, чтобы конструкция была монолитной. Каждую сваю нужно заливать также непрерывно, однако учитывая количество необходимого для этого бетона и времени, такая работа не доставит больших неудобств.

Пример расчета

Предлагаем рассмотреть пример расчета ростверкового фундамента на основе свай. Хотя в интернете есть множество подобных расчетов, если вы не имеете достаточного опыта в этом вопросе, то будет крайне сложно со всем разобраться. Хотя и так, лучше обращаться к профильным специалистам, но для общего понимания стоит узнать важные детали.

Пример расчета

Так, учитываются при расчетах следующие данные:

  • Масса постройки. Чтобы получить конкретную и точную сумму массы, то необходимо сложить массу каждого элемента строения, а, в частности: стены, стяжка пола, стропильная система, кровля, перекрытия и прочее. Для определения этой суммы необходимо использовать средний показатель конкретного строительного материала.
Пример расчета

Рис: Вес конструктивных элементов здания

Пример расчета
  • Полезная нагрузка. В этом случае учитывается вся создаваемая нагрузка от мебели, отделки стен, бытовых приспособлений, количество проживающих человек и тому подобное. Согласно установленным нормам, на 1 м2 приходится нагрузки до 100 кг на перекрытие.
Совет эксперта! Определение полезной нагрузки происходит путем умножения площади перекрытия на 100 кг.
Пример расчета
  • Снеговая нагрузка. Для этого используются данные и нормативы для конкретного региона страны. Полученную сумму необходимо умножить на площадь всей крыши.

Пример расчета

Рис: Карта снеговых нагрузок РФ

  • Вся нагрузка на фундамент строения. В этом случае следует сложить всю массу будущего строения, нагрузку от снега в вашем регионе и полезную нагрузку. Полученный результат умножается на коэффициент надежности 1,2 (для жилого дома).
  • Грузонесущая способность ЖБИ свай. Подобные расчеты выполняются согласно следующей формуле на основании геологических изысканий:
Пример расчета

  • Сколько будет опор и какая их длина. Для этого необходима информация обо всей предполагаемой нагрузке на будущее основание. Что касается длины, то она вычисляется, отталкиваясь от характера почвы. Всегда к полученному результату следует добавить 400 мм по длине.
  • Это позволит выполнить сопряжение ростверка со сваями. Что касается шага между опорами, то преимущественно шаг колеблется от 2 до 2,5 метров. Свая всегда устанавливается по углам и в местах соединения стен.
Пример расчета

Рис: Схема заглубления ЖБ свай

Пример расчета
  • Расчет ростверка. Итак, все расчеты выполняются согласно предоставленным формулам.
Совет эксперта! Помните, самостоятельно делать такие расчеты не рекомендуется, необходимо обращаться исключительно к профильным специалистам, которые имеют опыт в этом вопросе.
Пример расчета

В большинстве случаев ростверк имеет сечение 400×300 мм. Для изготовления бетона используется цемент М200 и 300. Для армирования применяются прутья А2 и 1 Ø10-15 мм.

В нашей компании работает команда высококвалифицированных специалистов, которые обладают достаточным опытом по разработке свайного фундамента с ростверком. При этом учитываются все ГОСТы и СНиПы. За счет этого достигается высочайшее качество и надежность построенного строения.

Пример расчета

Разметка и бурение скважин под сваи.

После расчистки и выравнивания участка на месте будущего фундамента делается разметка: с помощью натягивания нитей определяется на местности местоположение внутренних и внешних границ ростверка. Опоры, к которым крепится натянутая разметочная веревка, лучше вывести за периметр будущего фундамента, так, чтобы углы будущего фундамента образовывались в местах пересечения натянутых нитей.

Читайте также:  Глубина фундамента для гаража из пеноблоков: выявляем суть

Далее, место каждой опоры обозначается с помощью арматуры или деревянных кольев. Можно просто сделать небольшую лунку на месте будущей сваи и пролить ее водой: своего рода «маркер». Сваи обязательно устанавливаются по всем четырем углам будущего фундамента, а затем от каждого угла отмечается необходимое расстояние до следующей, при этом опоры обязательно должны устанавливаться в месте пересечения стен.

Слишком часто расставленные опоры значительно увеличат материальные затраты на их возведение. Редкое же их расположение может привести к существенной деформации ростверка, а затем и к появлению трещин в несущих стенах.

После завершения работ по разметке будущих свай, строительная нить, служившая разметкой границ будущего ростверка, убирается с опор, и производятся работы по бурению скважин под сваи.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Испытания винтовых опор Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

  • Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
  • Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
  • Знакопеременным или пульсирующим нагружением.

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Пригрузка вдоль оси определяется плотностью грунта и его структурой. Численно она определяется путём деления теоретического числа оборотов сваи к реальному. Если соотношение имеет значение менее 1, то пригрузка повышается, а при большем — снижается. Оптимальным вариантом, который говорит о правильности настройки испытательной установки, считается равенство полученного значения единице.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Как самостоятельно рассчитать свайное поле

В большинстве случаев индивидуальное жилищное строительство ограничено рамками бюджета.

Не всегда целесообразно проводить геологоразведочные работы и выяснять состояние и качество грунта на расчетной глубине. Также дорого получается и проект поля, составленный профессионалами на основе изысканий. Для того, чтобы определить максимальное расстояние между винтовыми сваями при строительстве загородного дома, коттеджа или хозпостроек, можно воспользоваться следующими рекомендациями:

1. Нагрузка рассчитывается всегда с минимальным – 25-30% – запасом прочности (см.

«Какая нагрузка допустима на винтовую сваю»). Это позволяет компенсировать неучтенные особенности грунта, а также повысить прочность во время неблагоприятных климатических условий – слишком большое количество снега, ураганные порывы ветра и т. д.

Как самостоятельно рассчитать свайное поле

2. Обязательно проводите пробное вкручивание обязательно.

Так вы определите расстояние до плотного грунта и рассчитаете оптимальную на особенности монтажа. При использовании самоходного ямобура или гидробура сваи погружаются до определенной отметки, тогда как при ручном они ввинчиваются до упора. Все излишки труб отрезаются по единому уровню, после чего делается обвязка.

Преимущества строительства каркасного дома на сваях

Свайный фундамент обладает весовыми преимуществами перед другими:

  • приемлемая стоимость монтажа;
  • доступная цена;
  • отсутствие необходимости усиления по всему периметру;
  • возможность монтажа собственными силами;
  • долговременная эксплуатация.

В некоторых случаях фундамент из свай при строительстве каркасного дома целесообразнее, чем ленточный или монолитный. Особенно актуально использование винтовых свай на заболоченной местности и участках с высоким уровнем залеганием грунтовых вод. Сваи в таком случае предотвратят разлом фундамента при весенних перепадах уровня почвы, в чем монолитный фундамент будет бессилен.