Какой должна быть минимальная высота ростверка для свайного фундамента?

Определение несущей способностиодиночной сваи

3.6. Несущую способность одиночной буронабивной сваи определяют в соответствии с ГОСТ 5686-94 (Грунты. Методы полевых испытаний сваями).

Пример расчета несущей способности … Каково минимальное расстояние между … Расчет буронабивного фундамента …

3.7. Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании с учетом расчетных данных в соответствии с (Свайные фундаменты) несущую способность свай определять по величине суммарной энергии, затраченной на втрамбовывание щебня в дно скважины. Эта методика определения величины несущей способности разработана ЦНИИОМТП на основании многочисленных исследований, выполненных в различных инженерно-геологических условиях на территории РФ и ближнего зарубежья при устройстве фундаментов в втрамбованных котлованах и набивных свай. В частности, минимальная несущая способность буронабивных свай на объекте-представителе составила 250 — 300 кН, что на 10 — 25 % превышает расчетное их значение.

Алгоритм расчета свайного фундамента с ростверком

Вычисление полезных нагрузок

Полезная нагрузка – это сумма веса мебели, людей, половых покрытий, бытовых приборов, облицовок. Рассчитывается приблизительно, согласно нормам колеблется между 100 и 200 кг. на единицу площади перекрытия помещения.

П.Н = S * 100 кг.

S – совокупная площадь перекрытия дома.

Вычисление снеговых нагрузок

Карта снеговых нагрузок для расчета

Снеговая нагрузка – давление на поверхность кровли снежного покрова. Нормативное снеговое давление определено для каждого региона индивидуально. Например, С. Н в Иркутске колеблется между 392 кг/м2 и 560 кг/м2.

С.Н = N * S

N – вес снегового покрова;

S – площадь кровли здания.

Вычисление массы здания

Масса здания – сумма веса элементов дома: стен, стропильной системы, перекрытий, кровли, стяжки.

M = m1 + m2 + m3 +…

M – масса строения;

m – удельный вес элемента.

m = V / S

V = усредненный вес 1 м2 стройматериала;

S = площадь элемента.

Пример составления сводки для вычисления массы здания:

Вычисление совокупных нагрузок

Совокупные нагрузки – это сумма воздействий на опоры.

С. Н = (М + П.Н + С. Н) * К.Н

К. Н – коэффициент надежности, соответствующий предельному состоянию. Прописан в своде правил №*. Например, для жилых зданий – 1,2.

Вычисление грузонесущей способности сваи

Грузонесущая способность – это давление, которое выдерживает опора. Высчитывается по данным исследования грунта, например, основываясь на сопротивлении почвы.

• Fdf = u * ∑ Ycr * Fi * Hi;
• Fdr = Ycr * R * A;
• Fd = Ycr * (Fdf + Fdr).

Fd – грузонесущая способность сваи;

Ycr  — коэффициент работы столба в почве после заложения (=1);

u – внешний периметр сечения опоры;

Fi – сопротивление грунта у боковой стенки столба;

Hi – толщина грунта, соприкасающаяся с боковой стенкой опоры;

R – нормативное сопротивление почвы под основой столба;

А – площадь опоры.

Нормативные значения или формулы для их нахождения даны в своде правил *.

Расчет количества свай ростверкового фундамента

Количество свай – минимальное число опор, поддерживающих сооружение.

В обязательном порядке опоры устанавливаются на углах дома, а также в местах стыковки стен. Расстояние между столбами свайно-ростверкового фундамента — 2-2,5 м.

n = С.Н / Fd

n – количество столбов

Вычисление длины свай

Длина сваи – глубина заложения стержня, необходимая для устойчивого положения основания конструкции. Высчитывается по данным исследования грунта, например, основываясь на высоте пластов.

Подошва углубляется на 1 метр в твердые породы (крупный песок). К длине на уровне растительного слоя добавляется 40-50 см. (определяет высота обвязки) для соединения опор и рамы.

Расчет ростверка свайного фундамента

Ростверк – железобетонная рама, которая соединяет верхнюю часть столбов, а также служит опорной конструкцией для несущих элементов здания.

Расчет свайного фундамента с ростверком выполняется в соответствии с предельными состояниями. Предельное состояние – состояние, при котором конструкция получает необратимую деформацию или локальное повреждение, а также не способна сопротивляться внешним воздействиям. Классификация пределов:

• 1 группа: несущая способность грунта, прочность материалов свай и обвязки, глубина заложения;
• 2 группа: усадки, повороты опор и контактной почвы под воздействием внешних факторов, например, мерзлоты.

При расчете свайного фундамента с ростверком для практически верного заложения учитываются силы трения при усадке, например в почвах с грунтовыми водами. Принимают во внимание тип свай, а также величину креновых нагрузок.

Согласно вышеуказанной классификации и сборникам правил №, № размер обвязки и глубина ее заложения рассчитываются по формулам:

1. Fаi ≤ Rbt * h01 * ∑ Uі * Ві – устойчивость к продавливанию угловой опорой.
2. Мхі = ∑ Fі * Хі – Мfx – устойчивость к изгибам.
3. Q ≤ 1.5 * b * Ho * Rbt * – устойчивость к поперечному давлению.

Fаi – нормативное давление на угловую сваю;

Rbt – сопротивление рамы к растяжению;

h01 – глубина заложения обвязки на угловой опоре;

Uі – сила давления опоры на раму;

Ві = К * (Hоі / Соі) – расчетный коэффициент (свод №);

Мхі – изгибающие моменты, действующие на ростверк;

Fі – нормативная нагрузка на столбы;

Хі – расстояние между осями опор и нижней гранью рамы;

Мfx – изгибающие факторы местного типа, действующие на обвязку;

Q – нормативная устойчивость столбов вне рамы (испытывают наибольшее поперечное давление);

b – ширина ростверка свайного фундамента;

Ho – глубина заложения ростверка в свайном фундаменте.

Расчет свайного фундамента с ростверком производят согласно рекомендациям сборников №*, №, №, №

Технология использования буронабивных свай

Главной особенностью использования буронабивных свай является их заливка непосредственно на месте строительства. Единственной сложностью является бурение скважин для заливки, так как это тяжелый ручной труд (тяжелая техника для бурения скважин не всегда может проехать до участка строительства при проблемных грунтах). Однако технологии не стоят на месте и строительный рынок предлагает множество решений для бурения скважин: от бензиновых до электрических непромышленных буров и бурильных установок. Особой надежностью обладают опоры с расширенной нижней частью, однако они более сложны в изготовлении.

Несущая способность буронабивных свай различного диаметра в зависимости от типа грунта.

Закладка фундамента такого типа представляет собой процесс бурения скважины необходимой глубины, в которую помещают каркас из арматуры. Армирование придаст свае прочность на изгиб или излом в горизонтальной плоскости. После расположения арматуры скважина заливается бетоном вровень с уровнем грунта или при необходимости выше него, но с сооружением соответствующей опалубки. Опалубку делают из подручных материалов (рубероида, асбестовой трубы или досок) на необходимую по проекту высоту.

Оголовок должен быть доступен для соединения с ростверком. Чаще всего над поверхностью оставляют окончание армокаркаса, который свяжет готовые опоры с ростверком.

Армирование ростверка свайного фундамента

Поверх каждого столба перед установкой ростверка делают гидроизоляцию из просмоленного рубероида. Вместо смолы возможно использование гидростеклоизола.

Далее, разметочная нить снова натягивается на оставленные опоры, и в обозначенных границах под будущий ростверк укладывается подушка из щебня и песка, которая проливается водой и утрамбовывается. Для того, чтобы вода при заливке бетона не ушла в землю, укладывается полиэтилен или рубероид.

Армирование ростверка происходит до установки опалубки.

После завершения вязки арматуры, разметочная нить снова натягивается и по ней устанавливается опалубка.

Заливка монолитного ростверка осуществляется также, как и при заливке ленточного фундамента.

Для обустройства «висячего» фундамента под него предварительно укладывается слой песка, который по мере высыхания конструкции удаляется. Заменить песок можно деревянным коробом в форме буквы «П», который устанавливается на слой кирпича. Через 3 дня короб и кирпичи удаляются.

Определение несущей способности фундамента

Чтобы сделать расчет фундамента на прочность, собирают нагрузки от наземной части постройки и прибавляют вес свайных элементов вместе с ростверком и монолитной плитой.

Масса дома складывается из веса элементов:

• вертикальных ограждений (стен, перегородок);
• междуэтажных и подвальных перекрытий;
• системы стропил, ферм и кровельного покрытия;
• наружной отделки со слоями изоляции;
• оборудования, коммуникаций, техники, людей;
• снега и ветрового давления;
• фундамента.

Все составляющие тщательно высчитывают, затем складывают, применяют коэффициент прочности и получают общую нагрузку на основание. Если предполагают пристройки со временем, давление от них также учитывают при нахождении несущей способности.

Если полученное значение меньше расчетного, вариант принимается и строительство ведется по плану. В ином случае используют метод уширения подошвы сваи или увеличения количества стержневых элементов. Расширение опорной части лучше предусматривать для винтовых свай, когда можно значительно увеличить диаметр лопастей.

Для жб элементов используют метод сверления буром-расширителем или делают камуфлетные сваи. Максимально повышает несущие свойства способ инъектирования грунта, когда в пространство между свайными стержнями подается раствор из песка и цемента на 1,5 – 2,0 метра ниже опоры столба.

Советы профессионалов

Несмотря на то, что буронабивной фундамент можно сделать самостоятельно, при возведении существует много моментов, известных только опытным строителям, которые делятся своим опытом. Чтобы избежать ошибок при строительстве, обратите внимание на такие моменты:

• тщательно изучите тип грунта, для чего лучше выполнить геодезическую разведку, учитывая полученную информацию при подборе диаметра и глубины установки свай;
• для частного строительства не применяйте опоры диаметром более 200 мм, поскольку для их монтажа потребуется спецтехника, что сделает фундамент дороже;
• при заливке обсадных труб, часть арматуры должна выступать на высоту будущего ростверка для придания ему дополнительной прочности;
• заливку ростверка можно производить только после полного схватывания раствора в буронабивных сваях;
• расстояние между нижней частью ростверка и поверхностью грунта не должно быть меньше 150 мм, чтобы он не деформировался при вспучивании.

Устройство фундаментов из буронабивных свай – это технология набирающая популярность. Она позволяет создать прочную и недорогую основу как для частных домов, легких сооружений, так и промышленных объектов зданий на любых почвах. Затраты на устройство такого фундамента ниже, чем на строительство классической ленточной основы, заглубляемой ниже уровня промерзания грунта, в среднем на 40%. Показатели прочности и долговечности при этом остаются сопоставимыми.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Расчёт винтовых свай под дом необходимо определять с учётом основных и особых нагрузок отдельно или при их одновременном воздействии. Кроме того, нужно выполнять расчёты по основным типам деформаций. При этом обязательно учитывается тип грунта и материала свай.

Определение основных параметров для расчётов может быть выполнено также при помощи полевых испытаний. При наличии неточной информации о несущих способностях нестабильного грунта может потребоваться дополнительное тестовое бурение в нескольких местах участка.

Основное условие для проведения расчётов

Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

Набивная свая

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Параметр FR определяется на основе проведения расчётов на опрокидывание со сжатием или выдёргиванием. Среди двух рассчитанных величин выбирается та, которая имеет наименьшее значение.

Как самостоятельно рассчитать нужное количество свай под фундамент

Число свай зависит от массы дома и его площади. При вычислениях нужно иметь в виду, что для разных типов домов рекомендовано разное межсвайное расстояние.

• Если планируется возвести деревянное жилье, то нужен интервал до 3 м.

• Дома из пено- и газобетона можно ставить на сваи, стоящие на расстоянии не более 2 м друг от друга.
• Легкие заборы идут с зазором 3-3,5 м.

• Более тяжелые варианты – до 3 м. с учетом сильного ветра расстояние сокращается до 2,5 метров.

Нужное число винтовых свай рассчитывается так:

• нужно ознакомиться с планом фундамента или первого этажа дома;

• наметить сваи в каждый угол строения;

• разместить их во всех стыках стен, несущих перегородок;

• между этими основными сваями надо отметить положение будущих свай с учетом рекомендованного расстояния.

Оставшееся пространство заполняется также исходя из определенного нормативами расстояния.

Там, где в доме планируется печь или камин, должно быть минимум 2 сваи.

Если в плане строения есть крыльцо или веранда, нужно расположить сваи и там, руководствуясь тем же принципом.

После обозначения мест будущего расположения свай, нужно произвести подсчет и получить их общее число.

Этапы монтажа

Разберемся, как устроить буронабивной фундамент с ростверком своими руками.

Подготовка

Расчеты все выполнены, проект составлен. Как только все параметры определены, можно переходить к работе. В первую очередь на строительной площадке следует снять слой плодородной земли.

Строительство начинают с выноса расположения опорных свай на участок – делают разметку. Чтобы она не мешала земляным работам, готовится обноска из досок. Элементы выставляются по периметру объекта на определенных расстояниях, чтобы не создавать помех для бурения. В доски вбивают гвозди, натягивают шнур, обозначающий оси объекта. Во время устройства обноски необходимо контролировать параллельность и перпендикулярность осей.

Бурение

Продолжаем рассматривать технологию устройства буронабивного фундамента. Предстоит выполнить бурение скважин на глубину, установленную проектным заданием, здесь возникает вопрос: чем бурят грунт под ростверковый фундамент? Для такой работы используют ручной бур, который в процессе проходки не выносит грунт на поверхность, а уплотняет его по стенкам скважины.

Буря скважину, следует контролировать расположение бура – он должен входить в грунт под прямым углом, без отклонений.

Диаметр скважины устраивается на пять – семь сантиметров больше, чем аналогичный параметр свай, дно тщательно утрамбовывается, устраивается подушка из песка и гравия высотой от десяти до тридцати сантиметров.

Установка обсадных труб

С их помощью создается препятствие для грунта, который может обсыпаться со стен скважины, обеспечивается безопасность выполнения работ. По технологии устройства свайно-набивного фундамента с ростверком на уплотненных глинистых участках и суглинистых почвах такие трубы разрешается не устанавливать, но если вы работаете самостоятельно, то такие элементы лишними не будут. В трубах легче монтируется каркасная основа для армирования, облегчается процесс бетонирования и уплотнения бетонной массы. Обсадные трубы могут быть из пластикового или металлического материала, с этой же целью используются асбестоцементные отрезки, подходящие по диаметру. При наличии достаточного количества денежных средств рекомендуется приобретать настоящие обсадные трубы с подготовленными стыками и удобными соединениями. Трубы устанавливаются в скважины строго вертикально, зазорные участки между ними и стенами скважин заполняются песком и уплотняются.

Определение несущей характеристики

Если в строительстве фундамента используются винтовые сваи, расчет несущей способности просто необходим.

От этого зависит множество факторов, в том числе и срок службы всего здания в целом. Для того чтобы провести расчетные работы, следует знать значение сопротивления почвы, а также площадь лопасти, которая расположена на концах винтовой опоры. Но этих значений не хватит, необходимо дополнительно подсчитать число опор, которые будут устанавливаться под здание.

Чтобы получился более верный расчет, следует поделить несущий коэффициент на показатель надежности. Все расчеты и испытания на прочностьвписываются в проектную документацию. В соответствии с составленным планом строения, заранее рассчитанное количество свай равномерно расставляют по периметру всего фундамента.

Фундамент с ростверком своими руками

Буронабивные машины при строительстве частных домов используют лишь в тех случаях, когда грунт недостаточно плотный и для обнаружения более плотного участка требуется углубиться в толщу земли на достаточно большую глубину. Если толщина слабого грунта достаточно велика, возможно использование составных свай из отдельных разъемных секций.

В большинстве же случаев при возведении частного дома достаточно установки буронабивной сваи. Для того в грунте случае в грунте с помощью садового или ручного бура делается отверстие необходимой глубины.

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.

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.

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;

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.).

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

Расчет объема материала для забивки фундамента

Самостоятельная закладка фундамента – дело не легкое и очень ответственное. Важно производить заливку одновременно, чтобы получилось монолитное основание.

Поэтому нужно знать, как рассчитать количество материала в кубах для определенного вида фундамента, чтобы избежать перерасхода денежных средств и простоев в работе. Ниже представлена формула расчета для каждого типа основания.

Внимание! Чем сложнее геометрическая форма будущего базиса, тем труднее производить подсчеты. Но если ее разбить на более простые, то проще будет посчитать результат.

Если хотите еще больше упростить себе работу, используйте калькулятор — он все сделает автоматически по заданным параметрам. Найти такую полезную программку можно на просторах интернета в свободном доступе. Но, полностью доверять роботам не стоит, проверьте каждый шаг по предложенным формулам.