Расчет несущей способности свайного фундамента. Расчет свайного фундамента

Расчет свайного фундамента

На странице представлена технология расчетов фундаментов на железобетонных сваях. Вы узнаете, какие нормативы СНиП регулируют расчет свайного фундамента с ростверком и как реализуется этот процесс на практике. 

Для того чтобы свайный фундамент был надежен и долговечен, необходимо профессионально производить его расчет. Результаты расчета свайного фундамента (ростверка) отражаются в проекте и являются обязательными для исполнения строителями. Наша компания осуществляет забивку свай для свайных фундаментов в строгом соответствии со строительными нормами и на основании проекта.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Расчетом свайно-ростверковых фундаментов занимаются профильные специалисты - инженеры-проектировщики. Выполнению расчетов предшествуют геодезические изыскания на строительной площадке, которые дают проектировщикам необходимую исходную информацию о характеристиках грунтов на объекте. Важно: без реализации геодезического анализа почвы на объекте проектирование ростверкового фундамента не может быть выполнено правильно, поскольку ключевой параметр  фундамента - его несущую способность, можно рассчитать только на основании силы сопротивления грунта.

Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента

Процесс геодезии участка начинается с бурения пробных скважин, из которых забирается керн (проба) почвы для дальнейшего анализа в лабораторных условиях. На основе полученных данных производится расчет следующих параметров фундамента.

Свайная часть:

• Требуемая глубина заложения опор;
• Диаметр опор;
• Общее количество опор в фундаменте;
• Схема размещения свай.

Ростверковая часть:

• Конфигурация ростверка - низкий, повышенный, высокий;
• Сечение ростверка;
• Устойчивость конструкции к нагрузкам на изгиб, продавливание;
• Способ армирования обвязки.

Рис: Схема положения ростверка фундамента

Важно: высота размещения ростверка выбирается исходя из степени пучинистости почвы на объекте и веса возводимого здания - легкие дома на склонном к пучению грунте строятся на высоких (поднятых на 20-30 см. над уровнем почвы) ростверках, в нормальных грунтах обвязка укладывается на поверхность почвы, при необходимости обустройства технического подпола либо цокольного этажа, ростверк размещается ниже глубины промерзания почвы. 

 

Как производится расчет свайного фундамента

Производство расчетов свайных фундаментов и оснований выполняется по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.

К первой группе предельных состояний относятся:

• прочность материалов, из которых изготовлены сваи и свайные ростверки
• несущая способность грунта
• несущая способность оснований, в случаях наличия значительных горизонтальных нагрузок

Смотрите так же:

Ко второй группе предельных состояний относятся:

• осадки свайных оснований от вертикальных нагрузок
• перемещения (или горизонтальные повороты) свай вместе с окружающим грунтом при наличии горизонтальных нагрузок и моментов
• образование или раскрытие трещин в железобетонных конструкциях свайных фундаментов.

Проектирование свайного ростверка по вышеуказанным предельным состояниям ведется по следующим формулам.

Устойчивость к продавливанию угловой сваей: , где: 

• Fаi - нормативная нагрузка на угловую свайную опору;
• h01 - высота обвязки в месте стыковки с угловой сваей;
• Uі - сила нагрузки, образуемой давлением сваи на ростверк;
• Ві - расчетный коэффициент, который определяется на основании формулы Ві = К(Hоі/Соі).

Устойчивость к нагрузкам на изгиб:  и , где: 

• Мхі, Муі - действующие на ростверк изгибающие моменты;
• Fі - нормативна нагрузка на свайные опоры;
• Хі, Уі - расстояние между нижней гранью ростверка и осями свайных опор;
• Мfx, Мfy - действующие на ростверк изгибающие моменты местного типа;

Прочностная устойчивость к поперечным нагрузкам:   :

• Q - нормативная устойчивость свайных опор, размещенных вне части ростверка, испытующей наибольшие поперечные нагрузки;
• b - ширина обвязки;
• Rbt - сопротивление обвязки к нагрузкам на растяжение по материалу;
• Ho - высота обвязки;
• С - расстояние от нижнего контура ростверка до оси свайной опоры. 

Расчет свайного фундамента СНиП

Проектирование свайного фундамента ведется на основании двух нормативных актов:

• Ростверк рассчитывается согласно рекомендаций СНиП №2.03.01 "Конструкции из бетона и железобетона";
• Сваи рассчитываются по СНиП №2.17.77 "Свайные фундаменты".

Важно: соблюдение положений вышеуказанных строительных документов при проектировании свайно-ростверковых фундаментов обязательно.

Что учитывается при расчете свайных фундаментов

Итак, рассмотрим, какие аспекты при расчете свайных фундаментов принимаются в учет:

• Все возможные нагрузки и воздействия на свайный фундамент рассчитываются на основании СНиП, при этом указанные значения умножаются на так называемый коэффициент надежности, определенный в «Правилах учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций».
• Несущая способность сваи и свайного фундамента рассчитывается как на основные сочетания нагрузок, так и особые.  Расчет по деформациям производится на основные сочетания.
• В расчетах используются расчетные значения характеристик применяемых материалов и грунтов на строительной площадке (на основании исследований грунтов и проведенных статических или динамических испытаний свай), исходя из значений, указанных в СНиП.

• Кроме того в обязательном порядке учитываются тип используемых свай (сваи-стойки или висячие сваи), их собственный вес и показатели ветровых (креновых) нагрузок.
• При расчетах фундамент с ростверком на сваях рассматривается, как единая рамная конструкция, воспринимающая как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и изгибающие силы.
• При значительных проектных нагрузках и в условиях сложных грунтов, в том числе с высоким уровнем грунтовых вод, в расчетах учитываются и отрицательные силы трения при осадке здания.
• Есть и другие аспекты, связанные с различными грунтами и их состоянием, которые также учитываются в расчетах.

Пример расчета свайного фундамента

Пример расчета свайного фундамента можно легко найти в интернете, однако он изобилует специфическими формулами и символами, в которых неподготовленному человеку разобраться весьма проблематично, да и ни к чему – это дело специалистов.

В качестве примера приводим алгоритм расчета свайно-ростверкового фундамента:

• Расчет массы строения;

 Чтобы определить массу здания необходимо отдельно рассчитать вес каждого конструктивного элемента дома  (кровли, перекрытий, стен, стяжки, стропильной системы). Делается это исходя из размеров конструктивных частей зданий и усредненного веса одного квадратного метра стройматериалов.

Рис: Вес конструктивных элементов здания

• Расчет полезных нагрузок;

К полезным нагрузкам относится вес мебели, декоративной облицовки стен, людей и предметов, находящихся в доме во время эксплуатации сооружения. Согласно действующим строительным нормативам, величина эксплуатационной нагрузки составляет 100 кг на 1 м2 перекрытия жилого здания.

Важно: нагрузка высчитывается посредством умножения совокупной площади перекрытий дома (с учетом всех этажей) на 100 кг.

• Расчет снеговых нагрузок;

Необходимо определить, какая нормативная снеговая нагрузка приходится на ваш регион, и умножить полученную величину на площадь кровли здания.

Рис: Карта снеговых нагрузок РФ

• Определение совокупных нагрузок на фундамент;

Суммируем массу здания, полезную и снеговую нагрузку и умножаем полученную величину на коэффициент надежности. Для жилых зданий его величина составляет 1,2.

• Определение грузонесущей способности сваи;

Исходя из полученных в результате геодезических изысканий характеристик грунтов высчитываем несущую возможность одной железобетонной сваи по формуле:

• Определение количества свай в фундаменте и требуемой длинны опор.

Чтобы рассчитать количество свай делим совокупные нагрузки, действующие на основание, на грузонесущую способность одной сваи.

Длина свай определяется исходя из типа грунтов на объекте. Опорная подошва опоры должна вскрывать неустойчивые верхние пласты грунта и углубляться  не менее чем на 1 метр в высокотвердые песчаные либо глинистые породы.

Рис: Схема заглубления ЖБ свай

К требуемой длине добавляются 40 см., необходимые для сопряжения свай с железобетонным ростверком. В фундаменте сваи размещаются с шагом в 2-2.5 метров, по одной опоре устанавливается на углах дома и в точках пересечения его стен.

• Расчет ростверка

Расчет ростверка выполняется по указанных в предыдущем разделе статьи формулам. Рекомендуем доверить проектирование обвязки профессионалам, поскольку самостоятельно произвести правильные расчеты, не обладая должным опытом, невозможно.

Наиболее часто используемое сечение ростверка - 40*30 см. Тело обвязки формируется из бетона марок М200 и М300, конструкция дополнительно армируется продольно-поперечным каркасом из прутьев арматуры А2 и А1 (10-15 мм. в диаметре).

Наша компания производит свайные работы, в том числе испытания свай, в строгом соответствии с расчетными данными и СНиП. Тем самым обеспечивается высокое качество результатов и надежность построенного свайного фундамента.

Получить детальную консультацию по погружению свай вы можете у наших специалистов, предварительно заполнив форму:

Так же рекомендуем посмотреть:

 Наша компания занимается свайными работами - обращайтесь, поможем!

 

ustanovkasvai.ru

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

Содержание [скрыть]

Расчёт свайного фундамента — это очень важный этап создания проекта будущего дома. Если допустить хотя бы малейшую ошибку срок эксплуатации строения уменьшится на двадцать лет в лучшем случае. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти ещё при строительстве.

Если на территории застройки присутствуют неустойчивые грунты, на которых присутствует повышенная влажность, или же какие-либо сложные рельефы, то в таком случае единственно оптимальным выходом будет грамотный расчет свайного фундамента. Основным преимуществом данной конструкции является предельно высокая надежность закрепления даже в относительно слабых грунтах благодаря тому, что опоры погружаются на достаточно большую глубину. Такие конструкции отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, а для их реализации требуется не такое большое количество бетона, но при этом вы должны понимать, что процесс их расчета и возведения является достаточно трудоемким.

Причин для проведения расчёта свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция обладает большой устойчивостью. Во-вторых, вбивание свай обходится значительно дешевле, нежели, возведение ленточной или плиточной конструкции. В-третьих, при малой несущей способности грунта — свайный фундамент единственно возможный вариант.

Если участок обладает малой несущей способностью, то сделав правильный расчёт, свайного фундамента вам не придётся рыть глубоких траншей, чтобы сделать надёжное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формулы расчёта при использовании таких материалов значительно усложняются.

Виды фундаментов с ростверком

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, с помощью которой объединяются в одно целое оголовки свай, и именно ростверк представляет собой опору для будущего здания. Объединение ростверка и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или же путем стандартной заливки бетоном.

По способу монтажа ростверки могут подразделяться на несколько категорий:

• Ленточные – объединяются только соседние сваи;
• Плиточные – связывается каждый отдельный оголовок.

По типу материалов:

• Из бетона с арматурой. Под несущие стены осуществляется монтаж свай, а на глубину и ширину ростверка прорываются траншеи небольшой глубины;
• Подвесной бетонный. Является аналогичным предыдущему варианту, однако особенностью такого фундамента является то, что бетонная лента не соприкасается с грунтом, а устройство компенсационного зазора при этом предоставляет возможность предотвратить разрыв опор при возникновении значительного колебания грунта;
• Железобетонные. Изготовление такого фундамента предусматривает использование двутавра или же широкого металлического швеллера, при этом под несущие стены монтируется швеллер 30, в то время как остальные опоры связываются при помощи швеллера 15-20;
• Из дерева. Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
• Комбинированный. Здесь используются не только металлические несущие элементы, но и бетон.

Что собой представляют винтовые сваи

Чтобы провести правильный расчёт свайного фундамента необходимо как можно больше узнать об основном материале. Это позволит максимально точно составить проект, основываясь на характеристиках свайных конструктов, а также их свойствах.

Все сваи сверху объединяются ростверком. Его можно сделать как из деревянных, так и из металлических балок. Также можно взять сплошную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкты для расчёта фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении непосредственно на месте строительства их основание лучше всего делать плоским.

Чтобы сделать правильный расчёт свайного фундамента знать только площадь конструкции недостаточно. Необходимо учитывать силу трения, что возникает между боковой поверхностью стержня и землёй.

Раньше винтовые сваи часто применяли военные инженеры при постройке фортификационных сооружений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать повышенные нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкты до сих пор незаменимы при создании мостов и переправ.

Основная часть сваи — это ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. Конец в форме острого конуса. На него приваривается лопасть. Это позволяет максимально быстро и эффективно вворачивать свайные конструкты в грунт.

Некоторые сваи идут без оголовка. В таком случае в конце ствола есть отверстие. В него заводится рычаг, который позволяет вращать сваю с нужной скоростью. Эта особенность даёт возможность при необходимости удлинить ствол. Данная опция крайне необходима, когда работы проводятся на нестабильных грунтах.

К преимуществам свайных конструктов можно причислить:

1. Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
2. Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
3. Когда сваи вворачиваются, не образуется ударная нагрузка. Благодаря этой особенности свайные фундаменты можно строить даже в местах плотной застройки, не опасаясь за сохранность ближайших домов.
4. Как только будут установлены винтовые элементы, сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
5. Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
6. Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
7. Возможность перепланировки. Ни один другой вид фундамента не даёт столько простора для изменений конструкции, как свайный. При необходимости стальной болт можно выкрутить и ввинтить в другое место.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента можно провести максимально точные расчёты, усчитав все особенности конструкции.

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Расчет свайно-винтового фундамента с ростверком включает в себя большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубина заложения свай, которая зависит от вида и сложности грунта. В первую очередь, нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в вашем регионе проживания, после чего отмерить ниже 20-25 см – это и будет глубина заложения свай.

После того как будут проведены изыскательские работы, нужно будет определить уровень расположения грунтовых вод, а также возможность его колебания в разные сезоны и качественную характеристику грунта на участке. Лучше всего, если проектированием свайного фундамента, а также его обустройством будет заниматься квалифицированный специалист.

Осуществляя расчет количества винтовых свай для фундамента в каждом отдельном случае, следует брать в расчет следующие характеристики:

• Насколько прочный используется материал и ростверк;
• Какая присутствует несущая способность у грунта, учитывая также уплотнение в процессе установки опоры;
• Если присутствуют значительные перепады рельефа, то в таком случае определяется и учитывается также несущая способность основания опоры;
• Насколько будут усаживаться сваи под воздействием вертикальной нагрузки;
• Какой вес имеет строение с внутренним содержанием;
• Какие присутствуют сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Помимо этого, в обязательном порядке нужно учитывать осадку свайного фундамента. Свайный фундамент должен делаться в соответствии с рабочим планом, поэтому лучше всего, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет, а также последующее проектирование свайного фундамента осуществляется только после того, как будут закончены все изыскательские работы на территории, которые проводит квалифицированный специалист.

Данные для вычислительных формул в данном случае будут выбираться в зависимости от качества почвы и ее типа. Стоит отметить, что расчет свайного фундамента по усадке и деформации обуславливает необходимость в максимально возможной точности выходных показателей.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Важно! Необходимо делать расчёт таким образом, чтобы свайные конструкты углублялись в несущий слой не менее чем на половину метра.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи, проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

1. Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
2. Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
3. Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
4. Вворачиваются оставшиеся сваи.
5. Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
6. Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
7. Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Примеры расчётов

Расчёт прочности одного элемента позволяет определить, сколько, в общем, понадобится свай для фундамента. В качестве константы возьмём расстояние между столбами в два метра. Мало того, согласно современным архитектурным веяниям опоры должны иметь общий ростверк.

Пример один

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Расчётная масса здания сто тонн. В формуле расчёта свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмём чаще всего встречающийся показатель в четыре килограмма на сантиметр квадратный.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Показатель силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте обозначается как Fсв. Расчёт параметра проходит по следующей формуле:

(πd2/4)*R

Уточним значения всех переменных:

• π — неизменная величина, бесконечное число, которое для простоты математических исчислений принято обозначать как 3,14.
• d — диаметр металлического болта (30 см).
• R — радиус

Сведём всё в одну формулу:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Именно такой вес, в данном грунте сможет выдержать одна свая фундамента. Исходя из этих данных — продолжим расчёт.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для простоты исчислений. Перед тем как провести дальнейший расчёт свайного фундамента необходимо привести показатели к одной метрической системе. Переведём тонны в килограммы и получим значение N (количество опор).

N= 100000/2826=35,4.

Конечно же, тридцать пять с половиной опор никто монтировать не будет. Поэтому округляем в большую сторону. Выходит, для того чтобы построить дом массой в сто тонн на грунтах с несущей способностью в 4 кг/м2 нужно не менее 36 опор.

Пример два

Чтобы понять алгоритм расчёта свайного фундамента закрепим материал и немного изменим базовые показатели. Расширим основание до 50 сантиметров. Это позволит увеличить практичность всей конструкции. Остальные показатели оставим без изменений.

Fсв=1962,5·4=7850 кг

Проведём расчёт свайного фундамента и получим 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно сэкономить на количестве свай, добившись хороших показателей устойчивости конструкции.

Пример три

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите далее, может использоваться как для легких дачных домов, таки для массивных коттеджей, просто в первом случае используются стандартные винтовые сваи, в то время как при постройке коттеджей нужно будет использовать массивные буронабивные сваи, которые могут выдерживать достаточно серьезные нагрузки.

Для упрощения в примере расчет свайного фундамента осуществляется по винтовым опорам. Стоит отметить, что для таких свай небольшого размера в процессе проведения расчетов не берется в учет бокового трения, которое определяется при возведении тяжелых зданий, которые оказывают на сваи значительное воздействие.

В данном случае будет рассматриваться детальный расчет общего количества свай, а также шага их установки для одноэтажного дома, размер которого составляет 7х7 м:

• Изначально определяется общая масса расходных материалов. Предположим, что общий вес крыши, бруса и облицовки будет составлять 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
• Размер полезной нагрузки составляет 7х7х150=7350;
• Величина снеговой нагрузки составляет 7х7х180=8820;
• Таким образом, приблизительная масса нагрузки на фундамент будет составлять 27526+7350+8820=43696 кг;
• Теперь полученный вес нужно будет умножить на коэффициент надежности 43696х1.1=48065.6 кг;
• Допустим, предусматривается установка винтовых опор, размер которых составляет 86х250х2500. Для того чтобы рассчитать их количество, нужно будет полученную сумму общей нагрузки распределить на ту нагрузку, которая прилагается на каждую сваю. 48065.6/2000=24.03, округляем полученное количество до 24, и получаем точное число нужного нам количества свай;
• Для того чтобы установить 24 опоры, нужно будет использовать шаг установки 1.2 метра. Для формирования половых лаг нужно будет использовать еще две дополнительные сваи, которые уже будут располагаться непосредственно внутри дома.

Таким образом, по вышеприведенной технологи вы сможете рассчитать нужное вам количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы сможете посмотреть, как осуществляется расчет свайного фундамента специалистами:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

bouw.ru

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

Содержание [скрыть]

Расчёт свайного фундамента — это очень важный этап создания проекта будущего дома. Если допустить хотя бы малейшую ошибку срок эксплуатации строения уменьшится на двадцать лет в лучшем случае. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти ещё при строительстве.

Если на территории застройки присутствуют неустойчивые грунты, на которых присутствует повышенная влажность, или же какие-либо сложные рельефы, то в таком случае единственно оптимальным выходом будет грамотный расчет свайного фундамента. Основным преимуществом данной конструкции является предельно высокая надежность закрепления даже в относительно слабых грунтах благодаря тому, что опоры погружаются на достаточно большую глубину. Такие конструкции отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, а для их реализации требуется не такое большое количество бетона, но при этом вы должны понимать, что процесс их расчета и возведения является достаточно трудоемким.

Причин для проведения расчёта свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция обладает большой устойчивостью. Во-вторых, вбивание свай обходится значительно дешевле, нежели, возведение ленточной или плиточной конструкции. В-третьих, при малой несущей способности грунта — свайный фундамент единственно возможный вариант.

Если участок обладает малой несущей способностью, то сделав правильный расчёт, свайного фундамента вам не придётся рыть глубоких траншей, чтобы сделать надёжное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формулы расчёта при использовании таких материалов значительно усложняются.

Виды фундаментов с ростверком

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, с помощью которой объединяются в одно целое оголовки свай, и именно ростверк представляет собой опору для будущего здания. Объединение ростверка и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или же путем стандартной заливки бетоном.

По способу монтажа ростверки могут подразделяться на несколько категорий:

• Ленточные – объединяются только соседние сваи;
• Плиточные – связывается каждый отдельный оголовок.

По типу материалов:

• Из бетона с арматурой. Под несущие стены осуществляется монтаж свай, а на глубину и ширину ростверка прорываются траншеи небольшой глубины;
• Подвесной бетонный. Является аналогичным предыдущему варианту, однако отличительной особенностью такого фундамента является то, что бетонная лента не соприкасается с грунтом, а устройство компенсационного зазора при этом предоставляет возможность предотвратить разрыв опор при возникновении значительного колебания грунта;
• Железобетонные. Изготовление такого фундамента предусматривает использование двутавра или же широкого металлического швеллера, при этом под несущие стены монтируется швеллер 30, в то время как остальные опоры связываются при помощи швеллера 15-20;
• Из дерева. Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
• Комбинированный. Здесь используются не только металлические несущие элементы, но и бетон.

Что собой представляют винтовые сваи

Чтобы провести правильный расчёт свайного фундамента необходимо как можно больше узнать об основном материале. Это позволит максимально точно составить проект, основываясь на характеристиках свайных конструктов, а также их свойствах.

Все сваи сверху объединяются ростверком. Его можно сделать как из деревянных, так и из металлических балок. Также можно взять сплошную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкты для расчёта фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении непосредственно на месте строительства их основание лучше всего делать плоским.

Чтобы сделать правильный расчёт свайного фундамента знать только площадь конструкции недостаточно. Необходимо учитывать силу трения, что возникает между боковой поверхностью стержня и землёй.

Раньше винтовые сваи часто применяли военные инженеры при постройке фортификационных сооружений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать повышенные нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкты до сих пор незаменимы при создании мостов и переправ.

Основная часть сваи — это ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. Конец в форме острого конуса. На него приваривается лопасть. Это позволяет максимально быстро и эффективно вворачивать свайные конструкты в грунт.

Некоторые сваи идут без оголовка. В таком случае в конце ствола есть отверстие. В него заводится рычаг, который позволяет вращать сваю с нужной скоростью. Эта особенность даёт возможность при необходимости удлинить ствол. Данная опция крайне необходима, когда работы проводятся на нестабильных грунтах.

К преимуществам свайных конструктов можно причислить:

1. Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
2. Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
3. Когда сваи вворачиваются, не образуется ударная нагрузка. Благодаря этой особенности свайные фундаменты можно строить даже в местах плотной застройки, не опасаясь за сохранность ближайших домов.
4. Как только будут установлены винтовые элементы сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
5. Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
6. Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
7. Возможность перепланировки. Ни один другой вид фундамента не даёт столько простора для изменений конструкции, как свайный. При необходимости стальной болт можно выкрутить и ввинтить в другое место.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента можно провести максимально точные расчёты, усчитав все особенности конструкции.

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Расчет свайно-винтового фундамента с ростверком включает в себя большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубина заложения свай, которая зависит от вида и сложности грунта. В первую очередь, нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в вашем регионе проживания, после чего отмерить ниже 20-25 см – это и будет глубина заложения свай.

После того, как будут проведены изыскательные работы, нужно будет определить уровень расположения грунтовых вод, а также возможность его колебания в разные сезоны и качественную характеристику грунта на участке. Лучше всего, если проектированием свайного фундамента, а также его обустройством будет заниматься квалифицированный специалист.

Осуществляя расчет количества винтовых свай для фундамента в каждом отдельном случае, следует брать в расчет следующие характеристики:

• Насколько прочный используется материал и ростверк;
• Какая присутствует несущая способность у грунта, учитывая также уплотнение в процессе установки опоры;
• Если присутствуют значительные перепады рельефа, то в таком случае определяется и учитывается также несущая способность основания опоры;
• Насколько будут усаживаться сваи под воздействием вертикальной нагрузки;
• Какой вес имеет строение с внутренним содержанием;
• Какие присутствуют сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Помимо этого, в обязательном порядке нужно учитывать осадку свайного фундамента. Свайный фундамент должен делаться в соответствии с рабочим планом, поэтому лучше всего, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет, а также последующее проектирование свайного фундамента осуществляется только после того, как будут закончены все изыскательные работы на территории, которые проводит квалифицированный специалист.

Данные для вычислительных формул в данном случае будут выбираться в зависимости от качества почвы и ее типа. Стоит отметить, что расчет свайного фундамента по усадке и деформации обуславливает необходимость в максимально возможной точности выходных показателей.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Важно! Необходимо делать расчёт таким образом, чтобы свайные конструкты углублялись в несущий слой не менее чем на половину метра.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

1. Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
2. Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
3. Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
4. Вворачиваются оставшиеся сваи.
5. Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
6. Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
7. Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Примеры расчётов

Расчёт прочности одного элемента позволяет определить, сколько, в общем, понадобится свай для фундамента. В качестве константы возьмём расстояние между столбами в два метра. Мало того, согласно современным архитектурным веяниям опоры должны иметь общий ростверк.

Пример один

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Расчётная масса здания сто тонн. В формуле расчёта свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмём чаще всего встречающийся показатель в четыре килограмма на сантиметр квадратный.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Показатель силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте обозначается как Fсв. Расчёт параметра проходит по следующей формуле:

(πd2/4)*R

Уточним значения всех переменных:

• π — неизменная величина, бесконечное число, которое для простоты математических исчислений принято обозначать как 3,14.
• d — диаметр металлического болта (30 см).
• R — радиус, в данном случае четыре килограмма.

Сведём всё в одну формулу:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Именно такой вес, в данном грунте сможет выдержать одна свая фундамента. Исходя из этих данных — продолжим расчёт.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для простоты исчислений. Перед тем как провести дальнейший расчёт свайного фундамента необходимо привести показатели к одной метрической системе. Переведём тонны в килограммы и получим значение N (количество опор).

N= 100000/2826=35,4.

Конечно же, тридцать пять с половиной опор никто монтировать не будет. Поэтому округляем в большую сторону. Выходит, для того чтобы построить дом массой в сто тонн на грунтах с несущей способностью в 4 кг/м2 нужно не менее 36 опор.

Пример два

Чтобы понять алгоритм расчёта свайного фундамента закрепим материал и немного изменим базовые показатели. Расширим основание до 50 сантиметров. Это позволит увеличить практичность всей конструкции. Остальные показатели оставим без изменений.

Fсв=1962,5·4=7850 кг

Проведём расчёт свайного фундамента и получим 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно сэкономить на количестве свай, добившись хороших показателей устойчивости конструкции.

Пример три

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите далее, может использоваться как для легких дачных домов, таки для массивных коттеджей, просто в первом случае используются стандартные винтовые сваи, в то время как при постройке коттеджей нужно будет использовать массивные буронабивные сваи, которые могут выдерживать достаточно серьезные нагрузки.

Для упрощения в примере расчет свайного фундамента осуществляется по винтовым опорам. Стоит отметить, что для таких свай небольшого размера в процессе проведения расчетов не берется в учет бокового трения, которое определяется при возведении тяжелых зданий, которые оказывают на сваи значительное воздействие.

В данном случае будет рассматриваться детальный расчет общего количества свай, а также шага их установки для одноэтажного дома, размер которого составляет 7х7 м:

• Изначально определяется общая масса расходных материалов. Предположим, что общий вес крыши, бруса и облицовки будет составлять 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
• Размер полезной нагрузки составляет 7х7х150=7350;
• Величина снеговой нагрузки составляет 7х7х180=8820;
• Таким образом, приблизительная масса нагрузки на фундамент будет составлять 27526+7350+8820=43696 кг;
• Теперь полученный вес нужно будет умножить на коэффициент надежности 43696х1.1=48065.6 кг;
• Допустим предусматривается установка винтовых опор, размер которых составляет 86х250х2500. Для того, чтобы рассчитать их количество, нужно будет полученную сумму общей нагрузки распределить на ту нагрузку, которая прилагается на каждую сваю. 48065.6/2000=24.03, округляем полученное количество до 24, и получаем точное число нужного нам количества свай;
• Для того, чтобы установить 24 опоры, нужно будет использовать шаг установки 1.2 метра. Для формирования половых лаг нужно будет использовать еще две дополнительные сваи, которые уже будут располагаться непосредственно внутри дома.

Таким образом, по вышеприведенной технологи вы сможете рассчитать нужное вам количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы сможете посмотреть, как осуществляется расчет свайного фундамента специалистами:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

bouw.ru

Свайный фундамент, расчет количества свай

Одной из основных задач, возникающих во время проектирования строительства будущего здания, является расчет нагрузки основной конструкции на фундамент. От полученных результатов зависит выбор типа фундамента и его конфигурация. Эта статья посвящена особенностям свайного фундамента дома и его преимуществам. Будут рассмотрены условия, при которых свайная конструкция наиболее предпочтительна, а также продемонстрированы примеры того, как рассчитать количество свай с учетом потенциальных нагрузок на фундамент и характеристик грунта.

Что такое свайный фундамент и из чего он состоит

Основой для этого типа фундамента служат полые стальные сваи, равномерно распределяемые по периметру будущих несущих стен дома. Внешняя поверхность покрывается защитным антикоррозионным слоем на основе цинка или полимерного материала, а внутренняя поверхность защищается бетоном, заливаемой в установленную сваю. Верхняя часть свай для фундамента соединяется посредством сварки с оголовком, который в свою очередь будет поддерживать ростверк – конструкцию, объединяющую отдельные сваи в единую основу. Чаще всего для изготовления ростверка используется бетон, стальные швеллеры и двутавры, реже – деревянный брус.

В отличие от ленточного или монолитного фундамента, также нагруженного по всему периметру здания, для монтажа не потребуется значительный объем земляных работ. Фундамент на сваях рекомендуется использовать в следующих случаях:

• Грунты, находящиеся под стройплощадкой, характеризуются неустойчивостью, высокой влажностью, усадкой под воздействием сезонных факторов;
• Застройка проводится на территории со сложным рельефом, на котором крайне сложно или невозможно установить обычные фундаменты;
• Климатические условия в местности, а также уровень грунтовых вод, согласно действующим правилам СНиП, вынуждают сооружать массивный бетонный фундамент, требующий значительных денежных вложений;
• При сооружении каркасного здания, как правило, используется именно свайный фундамент.

Виды свай для фундамента

Различают две основные категории, отличающиеся по способу противодействия осадкам свайных фундаментов: стоечные и висячие. Устойчивость висячей сваи обеспечивается за счет силы трения между внешней поверхностью и окружающим ее после погружения грунтом. Стоечные оснащены упором возле своих оснований, который удерживает конструкцию, основываясь на плотных слоях грунта под ним. А также упором служат лопасти винтовых свай, дополнительно трамбующие грунт во время монтажа.

Разделение свай по способу строительства:

По названию понятно, что данные сваи забиваются в грунт с помощью специальных механизмов (строительные пневмомолоты). Их особенностью является тот факт, что при забивании сила, воздействующая на нее, берется из расчета свайного фундамента. Таким образом, она погружается до глубины, на которой находится довольно прочный слой грунта, способный выдержать расчетную массу дома. Данный тип считается очень устойчивым, при забивании грунт вокруг нее и под ней дополнительно уплотняется. Монтаж забивных свай практически не используется при строительстве небольших домиков и частных коттеджей, так как требует применения сложной спецтехники.

Изделия состоят из стальной трубы и приваренных в нижней части лопастей либо это цельнолитая конструкция (что предпочтительнее в плане долговечности). Лопасти способствуют проникновению в грунт при ее закручивании, а после установки они удерживают на себе нагрузку на свайный фундамент и не дают ей проворачиваться. В верхней части изделия находятся специальные отверстия, с помощью которых свая ввинчивается в землю. При этом этот процесс вполне можно осуществить вручную, контролируя вертикальное положение во время работы. Внутренний объем заполняется бетоном для увеличения массы и защиты от коррозии.

Порядок установки буронабивных свай не предусматривает использование готовых металлоконструкций. Роль сваи в данном случае выполняет бетон, залитый в предварительно пробуренную скважину. Если грунт недостаточно плотный также потребуется опалубка. Этот способ достаточно прост в применении и подходит для индивидуального строительства. Единственный нюанс: расчетная нагрузка на сваю может оказаться слишком высокой для избранного в качестве основания слоя грунта.

В дальнейших примерах статьи, иллюстрирующих как точно рассчитать свайный фундамент, будут использоваться параметры предельной нагрузки винтовых свай. В следующей таблице вкратце перечислим наиболее распространенные марки данных изделий.

Таблица 1

Подробно о свайном фундаменте с ростверком

С одной стороны, ростверк выполняет функцию связного элемента для отдельных свай, с другой – это основа для остальной конструкции здания. Ростверк и сваи условного фундамента объединяются попарно (ленточный тип связки) либо объединяются все оголовки (плиточный тип). Ростверк для дома может изготавливаться из таких материалов:

• Армированный бетон. Бетонная лента укладывается на оголовки свай, расположенные на уровне земли. Во время проектирования также указываются места прокладывания неглубоких траншей, проходящих вглубь ростверка.
• Бетонный ростверк подвесного типа. Аналогичный способ, при котором между грунтом и ростверком оставляется зазор. Этот промежуток позволяет компенсировать возможные колебания грунта (в рамках нормы).
• Ростверк из железобетона. Основой служит двутавр и швеллер (для монтажа под несущие стены СНиП рекомендует) швеллер 30.
• Деревянные брусья. В последнее время практически не применяются.

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

Чтобы посчитать количество и тип используемых свай необходимо учитывать множество параметров. Для упрощения задачи можно использовать специальный онлайн калькулятор, но для общего понимания процесса лучше пройтись по всем этапам расчета самостоятельно.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Таблица 2

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

А также для данных целей используется методика ввинчивания эталонной скважины. Ее применение зачастую требуется для расчета осадка свайных фундаментов на промышленных стройплощадках и при строительстве многоквартирных зданий, как того требует СНиП. Но при желании эталонная скважина может буриться и при индивидуальном строительстве.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

• Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
• Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
• Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

Как правило, в процессе проектирования выясняется, что для соблюдения вышеперечисленных правил потребуется немного больше свай, чем показали расчеты.

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

• Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
• Несущую способность грунта;
• Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
• Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

Заключение

С помощью свайного фундамента можно достаточно быстро и за небольшие деньги соорудить прочное основание для жилой или нежилой постройки. В ряде случаев это единственный вариант, поскольку такому фундаменту не страшны осадки грунта, он легко возводится на сложном рельефе. Кроме того, по сравнению с традиционным ленточным или монолитным фундаментом, для монтажа свайной основы не потребуется большой объем земляных работ. Если провести правильный расчет свайного фундамента, он прослужит в течение десятилетий, не теряя функциональности.

 

rumydom.ru

расчет количества свай и несущей способности

Нередко встречаются ситуации, когда ленточный или плитный фундамент не подходят для условий конкретного земельного участка. Причины могут быть разными: слишком сложная рельефная поверхность, слабые несущие свойства почвы или значительный уровень промерзания. Эти и другие факторы заставляют чрезмерно усложнять конструкцию основания здания и его стоимость может превышать стоимость строительства всего дома. В этой, казалось бы, безвыходной ситуации, специалисты рекомендуют использовать свайный фундамент. Расчёт количества свай, их несущей способности, размеры столбов, глубина их залегания и место расположения — всё это необходимо узнать заранее для обустройства свайной конструкции. Произвести эти расчёты можно самостоятельно, воспользовавшись сведениями, алгоритмами и рекомендациями, которые предложены в нашем материале.

Свайная конструкция позволит установить дом на участке с любым рельефом

Содержание статьи

Технология винтовых свайных фундаментов и их преимущества

Основа устройства

Свайно-винтовое основание — это комплект установленных в толще почвы опор из металла. На поверхности они скреплены в единое целое при помощи ростверка. Каждая свая имеет лопасти специально формы. Они помогают опоре легко входить в почву и, кроме того, одновременно спрессовывают грунт и являются прочным основанием, сопротивляющимся повышенной нагрузке.

Структура сваи даёт ей возможность легко проходить все уровни слабой и неустойчивой почвы до плотных слоёв. Опора заглубляется настолько, чтобы ей не были страшны деформации поверхности от намокания и промерзания. В результате мы получаем исключительно прочное основание дома, не зависящее от капризов погоды, рельефа местности и структуры грунта. Внутри металлическая опора заливается бетонной смесью.

Дополнительного армирования не требуется, отсутствие металла внутри опоры предотвратить внутреннее коррозийное поражение

По верхней части столбы обрезают по единому горизонтальному уровню. К месту среза крепится металлическая монтажная площадка, на которой впоследствии будет закреплён ростверк.

Сфера применения

Подобные фундаменты подходят не только для дома. Свайные основания применяют для бани, навесов для машин, гаражей, строительства фундамента под печь. Эта быстровозводимая основа используется при возведении лёгких конструкций: для беседок и для заборов. Сваи можно смело использовать для строительства помещений с повышенной влажностью, например, для теплицы. Хорошо зарекомендовало себя такое основание и для откатных ворот. Вместе с тем, подобные конструкции настолько надёжны, что их используют для металлических эстакад автодорожных мостов.

Можете представить себе, какие нагрузки способны выдерживать подобные фундаменты, если их устанавливают при строительстве мостов, по которым передвигается автомобильный и железнодорожный транспорт

Преимущества и недостатки свайного фундамента

ПлюсыОписание

Стоимость	Нельзя сказать без точных расчётов, что свайный фундамент обойдётся намного дешевле ленточного или плитного. Но любой специалист в строительстве может с уверенностью свидетельствовать о том, что винты обойдутся как минимум на двадцать процентов дешевле столбчатого основания и в два раза – полноценного ленточного. Эта существенная экономия может значительно сказаться на затратах на строительстве.
Простота в монтаже	Для установки свайного основания не потребуется применения спецтехники. Винты можно вкручивать вручную, для этого потребуется всего трое человек.
Скорость работ	Монтаж фундамента профессиональными работниками занимает всего пару дней. А заливка ленточного основания с рытьём траншеи, установкой опалубки и заливкой потребует как минимум семь дней. После ленточный фундамент должен набирать крепость и оседать ещё месяц. А на сваях можно строить сразу после их установки.
Возможность установки на уклонных участках	Винтовому основанию не важно, есть на участке уклон и сколько градусов он составляет. Даже разница в восемь метров не является препятствием для строительства дома.
Отсутствие изъятого грунта в месте строительства	Место установки свайного основания не меняется – здесь не будет горы выкопанной земли и пролитого бетона. Точечная установка сохранит в целостности ландшафт участка.
Возможность проведения работ в любое время года	Если для возведения ленточного фундамента зимой потребуется специальная техника для прогрева и использование добавок, препятствующих замерзанию бетона, то сваи можно ввинчивать при любой температуре воздуха без потерь несущих качеств конструкции.
Тёплые полы	Хорошие теплоизоляционные свойства воздуха в сочетании со свайным основанием делают полы в строящемся здании тёплыми.
Возможность пристройки	Добавить сваи к существующему основанию не составит труда. В то время, как пристройка ленточного фундамента потребует значительных усилий и затрат.
Простота в ремонте	При необходимости возможна замена отдельно взятой повреждённой сваи даже после полного окончания строительных работ.
Влага не достигает стен	Не важно, из чего будет построен дом: из пеноблоков или дерева – его стены будут надёжно защищены от грунтовой влаги. Она не проникнет сквозь точечное основание.

МинусыОписание

Ограничение по весу конструкций	Подобные фундаменты в основном пригодны для облегчённых конструкций: каркасных и деревянных домов. Тяжёлые стены из кирпича могут оказаться непосильной ношей, особенно если расчёт нагрузки произведён неверно.
Ограничение по типу грунта	Винтовые опоры невозможно установить местах, где преобладает каменистая почва.
Сложности обустройстве подвала	Для организации подвального помещения придётся повозиться. Обычно его делают отдельно от дома, оставляя только проход в районе опор.
Высокие требования к качеству материала	К сожалению, нередки случаи, когда недобросовестные производители подводят своих клиентов, экономя на противокоррозийной обработке или толщине металла. В результате опора быстро выходит из строя и лопается.

Что следует знать, решаясь на строительство свайного фундамента

• Подобный тип фундамента нецелесообразно использовать, если плотные слои грунта залегают на глубине более шести метров. В этом случае дешевле обойдётся плитная конструкция.
• Приобретать винты следует только у известных производителей. Экономия на материале может обернуться напрасными тратами на ремонт.

Задачу ввинчивания опор значительно упростит специальная установка. Она в считанные часы и с высоким качеством выполнит все работы

• В процессе проектирования фундамента следует учитывать не только размер опор, но и все параметры здания и особенности грунта на участке.
• Важно обратить внимание на качество защиты металла от коррозии. От него зависит долговечность всего фундамента. При правильной обработке фундамент прослужит не менее полувека.

Совет! Можно самостоятельно провести анализ грунта на участке, если выкопать яму глубиной не менее двух метров. Такое исследование нужно проводить в стороне от будущего фундамента.

Нельзя использовать опоры для заземления электроснабжения дома. В случае замыкания ток, проходя через металл опоры, спровоцирует развитие ржавчины местах сварки.

Разновидности и особенности свайного ростверка

При возведении частных домов в основном применяют свайно-ростверковый фундамент. Это основание позволяет значительно сэкономить на строительстве и снизить в дальнейшем эксплуатационные расходы.

Качественная обвязка основания повышает надёжность всей конструкции

Если жилое здание необходимо установить на рыхлой почве, специалисты по строительству рекомендуют использовать свайно-винтовое основание.

Обвязка фундамента делится на три вида:

• Подвешенный. Этот тип основания находится на высоте десять –пятнадцать сантиметров от уровня грунта. Особенно востребованы висячие сваи в просадочных грунтах. На таком фундаменте строятся здания из облегчённого материала: каркасные и щитовые дома. Подобный вид ростверка нуждается в дополнительном утеплении свободного пространства между грунтом и полом.

Подвешенный фундамент

• Наземный и плитно-свайный. Его размещают на уровне почвы или на уроне гравийной засыпки и нередко закрепляют заливкой наземных плит. Подходит для устойчивого грунта.

Наземный свайный фундамент

• Заглубленный или свайно ленточный. Обойдётся дороже остальных вариантов и подходит для рыхлой почвы. Глубина залегания должна учитывать уровень промерзания.

Свайно-ленточный фундамент

Ростверки тоже можно условно разделить на три основных вида.

ТипИзображениеОсобенности

Деревянный		Применяется при строительстве домов из древесины и каркасно-щитовых конструкций. Для равномерного распределения нагрузки используется обвязочный брус большого сечения. Этот элемент конструкции входит в состав сборных домов.
Металлический		Для связки свай в единое целое применяется металлический швеллер или балка. Является более прочным и долговечным основанием, чем дерево. Может использоваться как каркас для свайно плитного фундамента. Непосредственно на такое основание укладывают полы первого этажа.
Бетонный		Этот тип ростверка используют крайне редко. Он объединяет в себе все положительный качества свайного и бетонного оснований. Такая конструкция не прогибается даже под тяжёлыми стенами из кирпича и блока.
Кустовой		Этот тип ростверка представляет собой «пучки» свай, расположенных в нескольких опорных точках. Винты устанавливают близко друг к другу и скрепляют между собой. Такое кустовое расположение позволяет хорошо распределять точечное давление и используется под колоннами или другими объектами подобного вида) линии электропередач, башни, мачты).

Буронабивные ростверки-сваи неглубокого заложения равномерно распределяют вес здания не только на сваи, но и на сам грунт

К сведению! Для определения оптимального размера опор и глубины их залегания используют сведения, полученные по статическому зондированию. В процессе этого исследования в грунт погружается зонд со скоростью примерно полтора метра в минуту. В ходе погружения аппаратура определяет степени трения и сопротивления почвы, возможное отклонение бура от заданного направления. Полученные данные необходимы для определения несущей способности опор. Стоимость таких работ начинается от 1200 рублей за погонный метр.

Как правильно подобрать винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Винтовые сваи: типоразмеры и основные принципы выбора

Винтовые сваи различаются по диаметру трубы. В зависимости от этого показателя определяют назначение опоры:

• для индивидуального жилищного строительства – диаметры 10,8; 13,3; 15,9; 21,9; 32,5 см;
• для небольших легких конструкций (бани, беседки, павильоны) – 8,9; 10,8; 13,3 см;
• для оград, рекламных вывесок – 5,7; 7,6 см;
• для террас, причалов, мостков – 8,9; 10,8; 13,3; 15,9; 21,9; 32,5 см.

Сварка или литье?

Опоры выпускаются двух типов – они могут быть сварными или литыми. Производство этих элементов различается, рассмотрим основные принципы:

• Сварные состоят из трубы с заостренным конечником, к которому приварены лопасти. По снипу приваренные элементы винта изготавливаются из толстой стали. В производстве таких опор важно, чтобы приваренные элементы имели четкие геометрические формы. Малейшее нарушение приведет к отклонению сваи от вертикали. Кроме того, при наличии на участке плотного грунта сварной шов на винте может лопнуть в процессе установки столба. В результате опора будет проворачиваться и утратит свои несущие функции. Нередки случаи, когда сварка подводит уже после установки столба, спустя несколько лет после начала эксплуатации фундамента. Опора без стабилизирующих лопастей может просесть под массой стены.

Сварной винт

• Литые наконечники крепятся на сваях при помощи замкового соединения. Они не страдают от коррозии, поэтому именно такие опоры рекомендуют для использования на участках с высоким уровнем залегания грунтовых вод. Стальные литые винты имеют прочные лопасти с точными размерами, они более устойчивы к нагрузкам и сложным почвам. Их можно использовать даже в почвах с мелкокаменистым наполнением. Правильно установленная литая свая прослужит сто лет.

Литой винт

К сведению! Цена на литые сваи выше, чем на сварные. К примеру, свая наиболее популярного диаметра 10,8 см длиной три метра будет стоить так: СВС-108 (сварная) -1.8 тыс. рублей, СВЛН-108 (Литая) – 2.5 тыс. рублей.

Прежде чем купить опоры, тщательно проверьте качество изделия. На строительном рынке можно нарваться на подделки, которые с виду выглядят как литые, а на самом деле выполнены сваркой и с использованием бывших в употреблении или бракованных материалов. Чтобы убедиться в качестве продукта, требуйте у продавцов сертификаты качества. Не поленитесь проверить толщину стенок сваи – у качественной опоры она должна быть 4 мм. У подделки будет меньше. Загляните внутрь трубы с фонариком – следы использования могут быть заметны невооруженным глазом.

Количество лопастей

Сваи могут иметь разное количество лопастей. Опоры следует подбирать в соответствии с ожидаемой нагрузкой.

ТипИзображениеНазначение

Винтовая свая (шуруп)		Подходит для легких конструкций типа подиума или настила, используется в каменистой почве
Однолопастная опора		Годится для выполнения большинства фундаментов с разным назначением
Двухлопастная свая		Используется для строительства объектов, подверженных ветровым нагрузкам (ограды, рекламные щиты, навесы).

К сведению! Количество монтажных отверстий, как правило, у всех опор одинаковое. Он имеют один стандартный размер.  Под заказ для монтажа с использованием спецтехники подбираются опоры с насадками для ямобура.

Покрытие

На что ещё стоит обратить внимание при выборе опоры? Оказывается, сваи различаются по типу покрытия:

• двухкомпонентное красочное покрытие. Это эмаль на эпоксидной основе. Такая краска разработана производителями специально для обработки грунтовых опор.  Она прочно держится на поверхности металла и устойчива к трению во время ввинчивания сваи;
• холодный цинк. В его роли выступает тонкая цинковая плёнка, имеющая хорошие адгезивные свойства. Это хорошая защита от коррозии, но цинк слабо сопротивляется механическому повреждению. Для защиты цинкового покрытия используют эпоксидную эмаль. Такая двойная обработка гарантирует сохранность опоры;
• горячий цинк. Технология обработки та же, что у оцинкованных вёдер. Толщина слоя– до ста двадцати микрон. Это прочное, долговечное и надёжное покрытие. Оно станет практически вечным, если будет дополнительно обработано эпоксидной эмалью;

Цинковое покрытие — самое устойчивое

• термоусадочный материал. Это новое слово в защите металла в условиях, провоцирующих коррозийное поражение. Принцип обработки предельно прост, вы когда нибудь использовали термоусадочные наклейки на пасхальные яйца? И здесь всё очень похоже. Трубка полимерного материала надевается на сваю и затем свая нагревается строительным феном. Полимер плотно обтягивает опору и после ей уже ничего не страшно: ни морозы, ни влага. Миллиметровый слой полиолефина не только надёжно защитит опору, но будет способствовать её лёгкому ввинчиванию.

Допустимые нагрузки на винтовые сваи с учетом особенностей участка

Мы подробно рассмотрели типы и размеры свай, настало время поговорить об их несущих способностях. От этого показателя зависит, какое количество опор потребуется для надёжного фундамента вашего строения.

Несущие способности свай зависят не только от их размеров, но и от характеристик грунта. При проектировании фундамента необходимо тщательно исследовать участок и учесть особенности местного климата.

Стабильность свайного фундамента достигается путём активного сопротивления опор воздействию сдавливающих и выталкивающих сил грунта

Совет! Для увеличения прочности конструкции сваи устанавливаются с шагом в два метра. При такой расстановке, фундаментная балка может иметь сравнительно небольшое поперечное сечение.

Ориентировочные параметры несущих способностей сваи в разных грунтах:

Тип почвыЭксплуатационная нагрузка на опору

Твердая глина	4 – 6.2 тонн
Мягкая глина	3.7 – 6 тонн
Пылеватые песчаные почвы	4 – 6 тонн
Средние пески	9-11 тонн
Суглинки	4.5 – 7 тонн

Одно из основных строительных правил – не доводить нагрузку на фундамент до максимальной. Чтобы определить поведение будущего фундамента в процессе эксплуатации, проводят испытание эталонной сваей диаметром 114 миллиметров. Эту составную опору забивают в грунт и подвергают разного типа нагрузкам: выдёргиванию, вдавливанию, смещению. Таким методом получают данные по сопротивлению грунта и определяют размеры опор и глубину их залегания.

Все исследования проводятся с применением специального оборудования, фиксирующего изменения состоянии эталонного элемента

Несущую способность можно рассчитать при помощи проверенной формулы:

W=О/k, где

W – это показатель допустимой нагрузки на опору;

O – расчёт допустимой нагрузки с учётом размера опоры и особенностей почвы;

k – коэффициент эксплуатационного запаса фундамента.

Для начала рассчитаем значение О. Потребуется следующая формула:

О = S х Ro, где

S — это поперечное сечение лопасти опоры;

Ro – сопротивление грунта на глубине, до которой опустится винтовая часть сваи.

Найти последнее значение можно по этой или другим таблицам, содержащим общие сведения по характеристикам почвы в вашем регионе.

Таблица характеристик почвы

Возвращаясь к значению k поясним, что оно имеет показатели от 1.2 до 1.7. При этом 1.2 – минимальный показатель, характерный для самого устойчивого грунта.

Совет! Наиболее полную картину состояния почвы на участке и точный расчёт фундамента можно получить, только обратившись к профессионалам, исследующим грунт с помощью специального оборудования. По предельным состояниям эталонных приборов они определят допустимую горизонтальную нагрузку на будущий фундамент и вынесут рекомендации по уровню заглубления опор.

Калькулятор несущей способности свайных опор

Предлагаем вам для упрощения расчётов воспользоваться онлайн-калькулятором несущей способности свай. Эта программа создана с учетом требований СНиП и СП для свайных фундаментов.

Приведённая методика, как и в формуле, о которой мы говорили ранее, основывается на размерах ствола и винта опоры, глубины установки и составе грунта на участке.

Геометрические данные опор доступны каждому, а вот данные о свойствах почвы можно получить только в результате профессиональных исследований. Если таких сведений нет, программа может произвести расчёт по средним показателям, заложенным в снип. Этот вариант расчёта поможет получить ориентировочные данные для проектирования, которые следует применять с осторожностью, закладывая запас прочности.

Можно воспользоваться для расчётов специальными программами – SCAD или Лира. Пользователи forumhouse отмечают, что в лире более простой и понятный интерфейс, а в скаде есть необходимый для расчётов конструктор сечений. Кроме того, в scad 21 заложена возможность наглядной визуализации результатов вычислений. В любом случае, и та, и другая программы доступны и понятны только профессионалам. Не имея фундаментальных знаний, новичок вряд ли сможет разобраться со всеми необходимыми для работы с программой параметрами.

Интерфейс программы Лира

Так что, для самостоятельных вычислений предлагаем вам воспользоваться примером калькулятора из этого материала. Вычислив несущие возможности каждой опоры можно без труда произвести расчёт стоимости всего фундамента.

Статья по теме:

Фундамент на винтовых сваях своими руками. Сделать такую конструкцию вполне по силам любому более-менее грамотному строителю. Его преимущества и недостатки, особенности монтажа и отделки – обо всем этом в нашем материале.

Самый простой расчет свайного фундамента, без формул и сложных схем

После того, как определены все особенности грунта на участке и произведен расчет несущей способности винтовых свай для фундамента, можно приступать к непосредственному планированию основы под дом.

Предлагаем небольшое пособие по расчету для индивидуального строительства:

• Подберите диаметр свай для строительства. Для этого не потребуется никаких сложных расчетов. Достаточно знать, что для одноэтажных каркасных и деревянных домов достаточно опор с диаметров 89 миллиметров, а для строений из пенобетона потребуются сваи с диаметров 108 миллиметров.
• На некотором расстоянии от места строительства на самой высокой точке участка выкопайте яму метровой глубины. Если на ее дне обнаружится глина или спрессованный песок – выбирайте опоры высотой два с половиной метра. Если обнаружится грунтовая влага или торф, садовым буром продолжайте заглубление, пока не доберетесь до глины.

По размерам шурфа рассчитайте глубину столбов

• Изучите рельеф участка под фундамент. Следует учесть все перепады высот. Размеры столбов в низинных участках должны быть больше. То есть расчетная длина плюс высота перепада. И заложите еще полметра на «всякий пожарный». Проще отрезать лишнее, чем поставить опору заново.
• Для расчета количества свай можно не углубляться в сложные математические формулы. Для легких каркасно-щитовых домов шаг между опорами составляет три метра, для пенобетонных строений – два.  Расчертите на сетке план фундамента и посчитайте, сколько столбов необходимо установить. Для оптимального распределения нагрузки они должны размещаться по углам и на местах пересечения стенок. Остальные проемы заполните точками опор с шагом, соответствующим материалу дома.

Важно! Предусмотрите дополнительные опоры в местах расположения печи и камина. Если к дому будет пристроена веранда или терраса, это тоже должно быть отражено в плане будущего фундамента.

Используя это простое руководство несложно правильно спланировать свайную конструкцию для простого строения.

Возвращаясь к теме, как рассчитать нагрузки на фундамент, можно порекомендовать еще один вариант онлайн калькулятора. Он поможет определить суммарную нагрузку на всю фундаментную конструкцию.

Калькулятор расчета нагрузки от всего строения

Итак, следующая программа поможет рассчитать общую нагрузку на основание здания с учетом всех важных факторов: размеров внутренних и внешних стен, массы перекрытий, особенностей стропильной системы и кровельного покрытия. Эти показатели важны для определения типа и прочности фундамента. Даже после приблизительных расчетов вы увидите, насколько будут отличаться результаты для каркасного дома и, к примеру, строения из пенобетона.

Рассмотрим всё по порядку:

КомпонентОписание

Стены	Необходимо указать размеры строительной конструкции, этажность и материал, из которого они будут изготовлены. Можно вычесть из общей площади окна и дверные проемы. Если этого не делать, в расчетах будет заложен дополнительный запас прочности.
Перекрытия	Выберите один из четырех видов перекрытий. Программа рассчитает нагрузку с учетов массы всех перекрытий по средним показателям для деревянных, пустотных, металлических или железобетонных конструкций.
Кровля	Из предложенных вариантов следует выбрать ваш тип кровли и указать материалы, которые планируется использовать. В результате вы получите массу кровли со стропильной конструкцией. Углы скатов крыши и указание региона требуется для расчета возможных нагрузок от осадков.
Фундамент	Калькулятор предложит выбрать тип фундамента и указать его основной материал. По умолчанию берется в расчет то, что опоры предусмотрены под всеми, в том числе внутренними стенами. Масса ростверка тоже принимается в расчет. Деревянный ростверк будет учтен в рамках общей площади стен, но если планируется использовать для обвязки свайного фундамента металл или бетон – укажите это в программе.
Отделка	Внутренняя и наружная отделка тоже оказывает нагрузку на основание. Следует указать, какие материалы планируется использовать для этих целей. Напомним, что под колонны, если таковые будут в вашем доме, необходимо предусмотреть дополнительны комплекты из нескольких свай, размещенных кустовым методом.
Остальные нагрузки	Вес мебели, людей, снеговая нагрузка – все эти дополнительны параметры будут включены в расчет.

Итоговый результат получится в тоннах. Произвести окончательные вычисления можно без специальных инструментов. В первом калькуляторе вы получили размер нагрузки на одну сваю с учетом особенностей грунта. Во втором – общую массу строения. Остается разделить второй результат на первый и получить требуемое количество свай.

Важно! Не забывайте предусмотреть размещение дополнительных свай на все местах пересечения и сопряжения ограждающих конструкций.

И в завершении темы о свайном фундаменте еще немного полезной информации:

• Винтовые сваи используются не только для строительства новых объектов, но и для реставрации старых. Усиление буроинъекционными сваями существующих оснований не требует капитального вмешательства. Таким образом можно значительно укрепить фундамент даже многоэтажных конструкций.
• Устанавливая свайный фундамент с бетонным ростверком не забывайте о качественном армировании бетона.

Видео советы по правильному планированию свайного фундамента

 

Понравилась статья?Сохраните, чтобы не потерять!

Загрузка...

homemyhome.ru

Расчет нагрузки свайного фундамента: пример расчета

Методика расчёта необходимого количества свай для фундамента с исходными данными и конкретными примерами. Провести точный и правильный расчёт нагрузки свайного фундамента с учётом всех параметров, требований, норм и правил может каждый человек, знающий сопромат и разбирающийся в математике. На практике это сложно и не нужно неспециалисту, а возможные просчёты могут привести не только к убыткам.  Но понять принцип расчёта поможет краткая упрощённая методика:

• Подсчитывается общий вес сооружения.
• Определяются снеговая и ветровая нагрузки исходя из средних обобщённых данных.
• Подсчитывается полезная или бытовая нагрузка.
• Подсчитывается общий вес ( сбор весов).
• Ориентируясь на полную площадь строения и минимально допустимый шаг свай .определяется их общее максимальное количество
• Подсчитывается суммарная площадь оснований свай.
• Подбирается типоразмер и реальное количество свай.
• На основе максимальных значений расстояний между сваями с учётом равного распределения нагрузок  формируется план свайного поля.
• С учётом распределения нагрузок от строения проектируется и рассчитывается ростверк .

Конкретные цифры для расчётов

В случае, когда сложно либо невозможно определить несущую способность грунта, принимается значение 2,5 кг\см2,  это усреднённый показатель для грунтов российской средней полосы.

Исходные данные для расчёта свайных фундаментов

Максимальный шаг винтовых свай для малоэтажного и хозяйственного индивидуального строительства:

• строения из бревна или бруса 3 м;
• сооружения каркасного либо сборно-щитового типа 3 м;
• здания с несущими стенами из облегчённых блоков 2,5 м;
• дома из кирпича  и полнотелых бетонных блоков 2 м;
• монолитные сооружения 1,7 м.

Для кустов свай под печи, колонны и подобные сооружения с сосредоточенной нагрузкой допустимое минимальное расстояние между сваями 1,5 м, для веранд и аналогичных построек 1,2 м.

Вес конструкций и частей зданий

Для сбора весов  допустим приблизительный подсчёт. Ошибка в большую сторону приведёт к небольшому увеличению стоимости работ. Если же реальные нагрузки окажутся больше расчётных, то возможно разрушение фундамента и здания в целом.

Предпочтительный ориентир при отсутствии точной информации максимальное значение.

Стены :

• кирпичные 600-1200кг\м2;
• бревенчатые 600 кг\м2;
• газо- и пенобетонные 400-900 кг\м2;
• каркасные и панельные 20-30 кг\м2.

Крыши с учётом стропильной системы:

• листовая сталь, в т.ч. металлопрофиль и металлочерепица 20-30 кг\м2;
• листы асбоцементные 60-80 кг\м2;
• рубероид и другие мягкие покрытия 30-50 кг\м2.

Перекрытия:

• деревянные с утеплителем 70-100 кг\м2;
• цокольные с утеплителем 100-150 кг\м2;
• монолитные армированные 500 кг\м2;
• плитные пустотелые 350 кг\м2.

Снеговая и ветровая нагрузки подсчитываются с учётом средних региональных показателей с поправочными коэффициентами. Средняя эксплуатационная (полезная) нагрузка с учётом веса людей, оборудования, техники, мебели, домашней утвари — 100 кг\м2. После сведения веса необходимо применить к результату коэффициент запаса 1,2.

Пример подсчёта потребности в сваях

Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:

• с крышей из металлочерепицы;
• стены бревенчатые;
• перекрытия деревянные;
• размер 6 Х 6 м;
• без фундаментальной печи;
• высота стен 2,4 м.

Расчет:

• вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х  24 (периметр) Х 600 =  34560;
• вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200;
• вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080;
• полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.

Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.

Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кг\м2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.

Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.

Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук  винтовых свай.

Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.

Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.

Расчёт ростверка

Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.

Довольно сложные подсчёты  застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только  небольших индивидуальных строений:

• Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала стен.
• Голова сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см  для монолитного исполнения
• По ширине ростверк не может быть меньше толщины стены.
• Высота должна быть не меньше 30 см для бетона.
• Ростверк должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем почвы.
• Соединение опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.

Более детальная информация по теме:

fasad-prosto.ru

Расчет свайных фундаментов

С.А. Пьянков

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

1

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования Ульяновский государственный технический университет

С. А. Пьянков.

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Допущено Учебно-методическимобъединением вузов по образованию в области строительства (УМО) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 27010265

«Промышленное и гражданскоестроительство»

2

УДК 551 (076) ББК 38.58я7 М55

Рецензенты: кафедра

Утверждено редакционно-издательскимсоветом университета в качестве учебного пособия

ПьянковС. А.

Свайные фундаменты: учебное пособие / С. А. Пьянков. – Ульяновск: УлГТУ, 2007.

М55 –____с.

Излагаются вопросы классификации, расчета и проектирования свайных фундаментов, включены разделы, посвященные исследованиям свай при действии динамических (ударных) нагрузок, а также новым конструкциям забивных свай из мелкозернистого бетона.

Пособие предназначено для студентов специальности 27010265 «Промышленное и гражданское строительство», но может быть использовано также студентами специальности 27010665 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» и инженерамипроектировщиками.

УДК 551 (076) ББК 38.58я7

© Пьянков С. А. © Оформление. УлГТУ, 2007

	3
	СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................		5
Глава	1. ..................................................................................................................................................	7
ВИДЫ СВАЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ...............................................................................................		7
1.1. Свайные фундаменты....................................................................................................................		7
1.2. Классификация свай.......................................................................................................................		8
1.3	Конструкции забивныхжелезобетонныхсвай и опыт ихприменения. ..........................................	13
1.4. НОВЫЕ ТИПЫ ФУНДАМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗСВАЙ.................................................		16
1.4.1. Конструкции из бурозавинчивающихся и винтонабивных свай..................................................		17
1.4.2. Конструкции из щебеночных свай..........................................................................................		18
1.4.3. Комбинированные свайно-плитныефундаменты (КСП)............................................................		19
1.4.4. Конструкции из буронабивных свай .......................................................................................		20
1.4.5. Конструкции из буроинъекционных свай ................................................................................		21
1.4.6. Новыеконструкции забивных свай.........................................................................................		21
Глава	2. ................................................................................................................................................	22
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ............................................................................		22
2.1. Расчет свайныхфундаментов напрочность и трещиностойкость..............................................		22
2.2. Расчет свай погрунтовым условиям............................................................................................		30
2.2.1. Общие положения.................................................................................................................		30
2.2.2. Исходные данные для проектирования: ...................................................................................		30
2.2.3. Последовательность расчета и проектирования........................................................................		31
2.2.4. Определение глубины заложения ростверка ............................................................................		31
2.2.5. Выбор типа свайного фундамента...........................................................................................		32
2.2.6. Выбор предварительных размеров сваи и оценка условий ее работы в грунтовом массиве............		32
2.2.7. Определение несущей способности свай .................................................................................		33
2.2.8. Определение числа свай и размещение их в плане ростверка.....................................................		41
2.2.9. Расчет свайных фундаментов и их оснований по деформациям..................................................		45
2.3	Явления, происходящие в грунте при погружении свай и при ихизготовлении в нем......................	50
2.4	Расчет свайных фундаментов сиспользованием ЭВМ...................................................................	52
Глава	3.................................................................................................................................................	58
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАЙ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ (УДАРНЫХ)
ВОЗДЕЙСТВИЯХ.................................................................................................................................		58
3.1	Исследования в области ударногопогружениясвай.......................................................................	59
3.2. Разработка теории расчета железобетонныхконструкций при ударном воздействии..................		62
3.2.1 Теория напряженно-деформированногосостояния при ударном воздействии в начальный момент
погружения. .................................................................................................................................		62
3.2.2 Учет присоединенной массы грунта при погружении свай .........................................................		67
3.3	Экспериментальная проверка теоретических исследований при динамических воздействиях........	70
3.3.1. Методика проведения экспериментов. ....................................................................................		70
3.3.2 Экспериментальная проверка ударных воздействий на элементы из мелкозернистого бетона ........		75
Глава	4.................................................................................................................................................	82

4

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЗАБИВНЫЕ СВАИ ИЗ......................................................................................	82
МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА..........................................................................................................	82
4.1 Подбороптимальных составов мелкозернистого бетонадля внедрения свай впроизводство.........	82
4.1.1 Характеристики исходных материалов и физико-механическихсвойств мелкозернистого бетона...	82
4.1.2 Подборсоставов различных видов бетона. ...............................................................................	83
4.1.3 Выявление влияния воздухововлекающей добавки на прочность мелкозернистого батона. ............	84
4.1.4 Определение пористости........................................................................................................	85
4.1.5 Исследование прочностных и деформационных свойств мелкозернистого бетона методом
математического планирования эксперимента. .................................................................................	86
4.1.6 Исследование водонепроницаемости мелкозернистого бетона. ...................................................	89
4.1.7 Исследование морозостойкости мелкозернистого бетона. ..........................................................	90
4.2. Техническая документация, полевые испытанияи внедрение свай из мелкозернистогобетона.....	90
4.2.1. Внедрение в производство свай из мелкозернистого бетона на заводах ЖБИ...............................	90
4.2.2. Статические и полевые испытания свай...................................................................................	91
4.2.3. Технико-экономическаяэффективность производства и применения свай из мелкозернистого
бетона. .........................................................................................................................................	92
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...................................................................................................	93
Приложение..........................................................................................................................................	95

5

ВВЕДЕНИЕ

В ряде случаев в верхней части основания возводимого здания и сооружения может находиться относительно слабый слой грунта, поэтому возникает необходимость в передаче давления от сооружения на более плотные грунты, залегающие на некоторой глубине. В этих случаях часто устраивают фундаменты из свай, которые способны воспринимать большие нагрузки по сравнению с фундаментами неглубокого заложения и, кроме того, иногда являются более экономичными, так как при их возведении объем трудоемких земляных работ уменьшается.

Археологические раскопки на берегах Цюрихского озера показали, что сваи использовались человеком с самой глубокой древности. В 1854 году уровень воды Цюрихского озера понизился до небывалой отметки, и местное население использовало открывшиеся залежи ила для удобрения сельскохозяйственных угодий. Так под толстым слоем ила были обнаружены остатки древнейшего свайного поселения. Историки отнесли находку к эпохе неолита! А более поздние исследования показали, что этот пример не был единственным. Подобные поселения были береговыми, на сваях они возводились из-заразвития земледелия на болотистых территориях, а также для защиты от диких зверей и враждебных племен.

Позже наличие свайных построек отмечали путешественники XVIII и XIX веков А. Гумбольт и Н.Н. Миклухо-Маклай.Они приводят описание как отдельных хижин, так и целыхпоселков. Такие поселения сохранились и в наше время.

Сначала сваи применялись в качестве стоек, которые позволяли поднять пол жилья над водой или землей. Римский архитектор и инженер Витрувий (I в. до н.э.) подчеркивал необходимость использования деревянных свай при строительстве на наносных или болотистых грунтах для передачи нагрузки от зданий на так называемый материк. Позднее применение свай позволило возводить массивные сооружения на слабыхгрунтах.

Нельзя обойти вниманием и опыт Нидерландов, где болотистая почва определила сваи как необходимую составляющую строительства. По свидетельству П.П. Гнедича, только «благодаря сваям нидерландцы защитились от моря и отвоевали у него значительную площадь суши. Амстердам со своим населением в четверть миллиона человек весь стоит на сваях».

Петр I использовал опыт голландцев, о чем свидетельствует письмо к И. Коробову, в котором он дает указание изучить «манер голландской архитектуры, а особливо фундаменты» из-засхожести грунтов. И в 1715 году Петр I издает приказ о том, что к сентябрю «каждый против своего дома паженные сваи для обивки берегов, мерою трехсаженные, числом сколько против каждого двора оных бы столбов могло пойти», и в ноябре этого же года новый приказ: «Об окончанииСанкт-Петербургскимижителями к будущей весне бития свай против домов своих, по берегам Большой и Малой Невы и протокам, под опасением отобрания тех дворов». Согласно этому указу, каждый житель обязан был бить сваи, закладывать за ними связки фашинника и утрамбовывать землю на берегу напротив своегоучастка.

Библиографические исследования показывают, что первые упоминания о «грунтах» в России также относятся ко времени правления Петра. Так, в 1708 году Джованни МариоФонтана по заданию Великого государя Петра I перевел на русский язык книгу Якова Бароция де Виньола «Правило о пяти чинах архитектуры» издания 1563 года. Большой интерес для геотехников представляет статья «Фундамент как строить». Это одна из первых

6

инструкций, в которой не только впервые упоминаются термины «грунт» и «свая», но и рекомендуется при выборе места для заложения фундаментов «хорошо знать характер грунта». Строителям рекомендовалось при появлении грунтовых вод «в двух или трех локтяхглубины бить сваи», а при строительстве на болоте «надлежит сваи бить дубовые или ялховые, которые надлежит крепить. А ежели великое строение, то надлежит на концы сваи железо насодить дабы хотчее пошло в землю. Такоже надлежит пореже сваи бить (хотя и лучше часше), ибо когда часше станем бить, то одна другую вон выбивать будет… В чем надлежит осмотрение иметь дабы фундамент был всегда каменный или гораздо из доброго кирпича (ежели камня нет) и гораздо вызженова…».

В XIX веке сваи уже стали применяться также и для уплотнения грунта. П. Усов в работе «Строительное искусство» (1859) отмечает: «сопротивление слабого грунта можно значительно увеличить втрамбованием в него каменного щебня или сжиманием его уплотняющими сваями».

До 1838 года применялись только забивные сваи, хотя они тоже модернизировались – изменялся материал свай, а при забивке в гравелистые и твердые грунты для деревянных свай стали использовать железные башмаки. В 1838 году Митчелл (Mitchall) предложил завинчивать сваи в грунт, для чего нижняя часть сваи оборудована винтом. Наконечники свай имеют разный вид в зависимости от свойств грунта. В. Карлович в Монографии «Основания и фундаменты» (1869 год) признает преимущества винтовых свай перед забивными при применении их в некрепких грунтах, так как «концы их передают давление на большую площадь».

Долгое время забивка свай осуществлялась вручную. Первое описание примитивного ручного копра относится к 1660 году. Изобретение станины с направляющими для бабы и присоединение для ее подъема различных приспособлений позволило увеличить мощность снаряда. Изобретение Нэсмитом (Великобритания) паровой бабы было несомненным проявлениемтехнической революции. В 1889 году это изобретение было усовершенствовано русским инженером С.А. Арцишем, что позволило еще увеличить производительность снарядов. И только в 30-40-хгодах прошлого столетия появились первые дизельные сваебойные установки, а в50-х–электрические вибропогружатели.

На рубеже XIX-XXвеков появились и первые монолитные сваи, изготавливаемые в грунте, в научной литературе того времени их насчитывается около двадцати. Остановимся только на сваях системы «Франкиньоль». Сваи этой системы появились во Франции в 1909 году, в 1910 году они были запатентованы и стали широко применяться в Европе, Египте и в России. В этом же году было образовано бельгийское обществоFRANKI-Pfahi-Gesellschaft,которое мы знаем и по сей день, но только под названием «Франки». В 1947 году была изготовлена первая буроваяустановка фирмы Bauer.

Сегодня технологии изготовления свай в грунте позволяют решать самые сложные геотехнические задачи: возводить здания и осваивать подземные пространства на застроенныхтерриторияхв существующей инфраструктуре.

На кафедре «Строительные конструкции» Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ) (ранее Уляновский политехнический институт) под руководством профессора Ямлеева У.А. проведены многочисленные экспериментальнотеоретические исследования свай с использованием различных видов бетонов по координационным планам Госстроя СССР, РФ и Министерства образования [25, 34, 35, 37, 39, 40, 41, 42].

7

Глава 1.

ВИДЫСВАЙ И ИХКЛАССИФИКАЦИЯ

1.1. Свайные фундаменты

Свайной конструкцией (фундаментом) называется группа свай, объединенная поверху специальными плитами или балками, называемыми ростверками.

Несущая способность одиночной сваи в большинстве случаев во много раз меньше нагрузки, передаваемой надземной конструкцией (например, колонной), поэтому свайный фундамент приходится делать из нескольких свай. В практике современного строительства в зависимости от характера размещений свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи, ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами (рис. 1.1, а), свайные кусты (рис. 1.1, б), сплошное свайное поле (рис. 1.1, в).

Рис. 1.1. Виды свайныхфундаментов в зависимости от размещения свай в плане: а

– ленточный; б – свайный куст; в – сплошное свайное поле

Одиночные сваи применяют под сооружения, когда нагрузку от колонны здания или стыка панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания. Такие конструкции называют сваями-колоннами.

Ленточные свайные фундаменты устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями. Различают однорядное (см. рис. 1.1, а) и многорядное (в 2...3 ряда и более) размещение свай. При многорядном размещении свай свайный фундамент легко воспринимает не только вертикальную нагрузку, но и момент; при однорядном размещении свай внецентренно приложенная нагрузка вызывает изгиб свай. В случае однорядного размещения свай под внутренними и наружными стенами здания, обладающего пространственной жесткостью, верхние части свай не могут испытывать изгиба, так как надподвальные перекрытия и пересечения стен препятствуют развитию деформаций изгиба в сваях.

Свайные кусты – это группы свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями (например, под колоннами). Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда допускается делать свайные кусты из двух свай, если исключено развитие изгиба свай в перпендикулярномнаправлении по отношению к оси, проходящей через обе сваи.

Сплошное свайное поле устраивают под тяжелые сооружения, когда сваи располагаются по некоторой сетке под всем сооружением или частью его. На сплошное свайное поле опираются все конструкции этой части сооружения (колонны, стены, оборудование).

Свайным полем строители называют также систему свай, размещенных под сооружением, состоящую из одиночныхсвай, лент и свайныхкустов.

Чтобы все сваи фундамента работали одновременно, их объединяют железобетонной

8

плитой или балкой-ростверком,который обеспечивает распределение нагрузки на сваи и приблизительно равномерность осадки или при несимметричном загружении – осадку с креном.

Различают три типа свайныхростверков: низкий, повышенный и высокий (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Типы свайныхростверков: а – низкий; б – повышенный; в, г – высокий

Низкий свайный ростверк располагают ниже поверхности грунта. Такой ростверк может передавать часть вертикального давления на грунт основания по своей подошве и при практически плотной обратной засыпке воспринимать давление от горизонтальныхсил. Если ростверк находится в зоне сезонного промерзания, на него при промерзании грунта могут воздействовать нормальные и касательные силы пучения соответственно по подошве и боковымповерхностям.

Повышенный свайный ростверк не заглубляют в грунт, а располагают непосредственно на его поверхности. В связи с этим отпадает необходимость в устройстве опалубки снизу ростверка. Такие ростверки допустимы там, где при промерзании не происходит пучения грунта. Поскольку верхние слои сложены, как правило, слабыми грунтами, повышенные ростверки не могут передавать давление на грунт основания.

Высокий свайный ростверк располагают выше поверхности грунта. Так как верхняя часть вертикальных свай имеет небольшое сопротивление поперечному изгибу при действии горизонтальных нагрузок, кроме вертикальных свай забивают наклонные сваи по двумчетырем направлениям. Высокие свайные ростверки применяют при строительстве мостов и гидротехнических сооружений, под внутренними стенами жилых зданий с техническими подпольями и в других случаях. Иногда свайные фундаменты делают без ростверков. На голову сваи надевают оголовник и на это уширение устанавливают несущие панели зданий

(рис. 1.2, г).

		1.2. Классификация свай
	Основным конструктивным элементом свайного фундамента являются сваи.
Классификация свай приведена в табл. 1.1.
		Классификация свай		Таблица 1.1
	1		2
	Способ погружения	Забивные железобетонные, стальные, деревянные), погружаемые в
	свай в грунт	грунт (без его выемки)	с помощью молотов, вибропогружателей, и
		вдавливающихустройств
		Сваи-оболочки	(железобетонные),	погружаемые
		вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые бетонной
		смесью

9

				Набивные, устраиваемые путем укладки бетонной смеси в
				скважины, образованные в результате обжатия грунта
				Буровые, устраиваемые путем заполнения пробуренных скважин
				бетонной смесью или установки в нихжелезобетонныхэлементов
				Винтовые, погружаемые в грунт с помощью кабестана
				Сваи-стойки,к которым относятся сваи всех видов, опирающиеся
				на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на
	Условия	взаимо-		малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты и твердые
	действия	свай с		глины с модулемдеформации Е > 50 МПа)
	грунтом			Висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие
				нагрузку на основание боковой поверхностью и нижнимконцом
				По способу армирования – с ненапрягаемой продольной арматурой
				с поперечным армированием и предварительно напряженные со
				стержневой или проволочной продольной арматурой с поперечным
				армированием и без него
				По форме поперечного сечения – квадратные, прямоугольные,
				тавровые и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью
	Забивные железобе-			и полые круглые
	тонные сваи и сваи-			По форме продольного сечения – призматические, цилиндрические
	оболочки			и с наклонными гранями (пирамидальные, трапецеидальные,
				ромбовидные)
				По конструктивным особенностям – целые и составные из
				отдельныхсекций
				По конструкции нижнего конца – с заостренным или плоским
				нижним концом, с уширением и полые с закрытым или открытым
				нижнимконцом
									Продолжение таблицы 1.1
		1					2
					Устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний
				конец которых закрыт башмаком, оставляемым в грунте, с
				последующим извлечением труб по мере заполнения скважин
	Набивные			бетонной смесью
					Виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах
сваи по		способу
				путем	их заполнения жесткой бетонной				смесью, уплотняемой
устройства				виброштампом в		виде	трубы с	закрепленным		на ней
подразделяются
				вибропогружателем
					Виброштампованные,		устраиваемые		путем выштамповки в
				грунте	скважин	пирамидальной		или	конической	формы с
				заполнениемих бетонной смесью
	Буровые сваи				Буронабивные сплошного сечения, бетонируемые в
по		способу		пробуренных скважинах без крепления или с закреплением стенок
устройства				извлекаемыми обсадными трубами
подразделяются					Буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с
				применением многосекционного сердечника
					Буронабивные, устраиваемые путем втрамбовывания в
				скважину щебня

studfiles.net

---

Смотрите также

• 
  Отделка фундамента дома
• 
  Фундамент из фбс
• 
  Как разметить фундамент
• 
  Расчет столбчатого фундамента
• 
  Енир гидроизоляция фундамента
• 
  Фундамент из фбс
• 
  Как разметить фундамент
• 
  Расчет столбчатого фундамента
• 
  Гидроизоляция фундамента енир
• 
  Енир гидроизоляция фундамента
• 
  Фундамент ленточный расчет