Особенности свайных фундаментов и нормы СНиП

Руководство и пособия по регулированию

Общий свод правил по проектированию и строительству свайного фундамента отражен в нормативных документах СП 50-101-2004 и СП 50-102-2003 — актуализированных версиях СНиП , СНиП и СНиП Руководства регламентируют формулы расчета и технологические этапы монтажа различных типов свай в разных гидрогеологических условиях.

Параллельно СП 11-105-97, СП 11-104-97, СП 11-102-97 и ГОСТ 5686-94 описывают требования к инженерно-геологическим, геодезическим и экологическим исследованиям для строительства. Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде, следует проектировать согласно правилам ГОСТ 27751. Чтобы грамотно оценить климатические условия, конструктор должен руководствоваться СНиП 23-01-99 и СНиП 23-01.

Требования к железобетонным сваям с различными конструктивными особенностями изложены в ГОСТ 19804-91, №, №*, №, № и №

Назначение проектирования свайного фундамента – обоснованный расчетами выбор типа конструкции, параметров, материалов. В процессе инженерных расчетов принимаются решения по необходимости проведения мероприятий для уменьшения влияний деформаций силовой конструкции на пригодность проектируемого сооружения.

Типы свайных фундаментов

Свайные фундаменты имеют несколько преимуществ перед обычными ленточными или плитными, такие как:

• Снижение расхода материалов.
• Возможность устройства на сильнопучинистых грунтах.
• Возможность монтажа на участках с большим уклоном.
• Высокая скорость монтажа в случае применения винтовых свай. Фундамент под обычный загородный дом монтируется за 1-2 дня, нет необходимости ждать полного набора прочности бетоном в течение 28 суток.

Сваи применяются 3 видов:

• Забивные.
• Буронабивные. Как один из вариантов буронабивных свай монтируют так называемые сваи ТИСЭ, с уширением внизу. Такая конструктивная особенность снижает нагрузку на грунт и позволяет фундаменту эффективно противостоять силам выталкивания, возникающим при морозном пучении грунтов.
• Винтовые.

Забивные элементы в частном строительстве применяются крайне редко, т.к. требуют привлечения тяжелой строительной техники.

Разновидности свайных фундаментов Источник

Нормативные документы

Основным документом, описывающим конструкцию и типы фундаментов на свайных опорах, а также регламентирующий их конструирование и расчет считается СНиП «Свайные фундаменты».

Дом на сваях

Более современным документом, разработанным не так давно, является СП В современной редакции СНиП каких-либо значительных изменений не добавлено, хотя некоторые замены и уточнения после появления новых технологий и материалов были внесены. При сомнениях и существенных разногласиях ориентироваться, все же, следует на СП, в которых приведены конкретные примеры.

В Правилах озвучиваются основные запросы, предъявляемые к разработке конкретного типа основания – свайного.

В СП описываются различные типы опор, инженерно-геологические характеристики, рассматриваются нюансы и частные примеры расчетов вновь возводимых зданий, реконструируемых построек. Положения СП , равно как и СНиП не применяются к свайным основаниям, строящимся:

• для сооружений, находящихся под нагружением динамического характера;
• в вечной мерзлоте;
• на заглублении, превышающем 35 м;
• для сооружений, относящихся к предприятиям нефтепереработки.

Расчёт свайных фундаментов по несущей способности

Расчёт фундамента по оси 1-В

Определяем суммарную нагрузку в уровне обреза ростверка из расчёта фундамента по I группе предельных состояний.

Определяем количество свай в ростверке:

Необходимое количество свай и в свайном фундаменте в первом приближении можно определить по формуле

где NI = 1512 кН – расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента.

Конструктивно принимаем 6 сваи.

Размещение свай в плане.

Размещение свай в плане

Определение расчётной нагрузки, передаваемой на сваю и уточнение количества свай.

Проверку фактической расчетной нагрузки на каждую сваю для внецентренно нагруженного фундамента осуществляют исходя из условия:

где N – фактическая расчетная нагрузка на максимально нагруженную сваю, кН;

F – допускаемая расчетная нагрузка на сваю, кН.

где n – число свай в фундаменте;

МоyI, МохI – расчетные изгибающие моменты, относительно главных центральных осей в плоскости подошвы ростверка, кН·м;

yi, xi – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

ymax, хmax – расстояния от главных осей до оси максимально нагруженной сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Схема к определению расчетной нагрузки при эксцентриситете относительно двух осей инерции.

– условие выполняется.

Определение осадки свайного куста из висячих свай.

Расчет свайного куста из висячих свай по деформациям производится как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования.

Границы условного фундамента определяются следующим образом: снизу – плоскостью AD, проходящей через нижние концы свай; с боков – вертикальными плоскостями АВ и CD, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии (рисунок 16):

Осредненное значение угла внутреннего трения грунта определяется:

где h – глубина погружения сваи в грунт,

– расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных, пройденных сваями слоев грунта толщиной Hi.

Определение границ условного фундамента при расчёте свайных фундаментов по деформациям

Размеры подошвы условного фундамента определяют по формулам

Lусл = L + 2S;

Bусл = В + 2S.

Lусл = 1.2 + 2 · = м;

Bусл = 1.2 + 2 · = м;

Площадь подошвы условного фундамента определяется по формуле

Aусл = Bусл · Lусл.

Aусл = · = м2.

При определении деформации основания необходимо выполнение следующего условия:

Pср ? R;

где Pcp – среднее фактическое давление на грунт в плоскости нижних концов свай, кН/м;

R – расчетное сопротивление грунта в плоскости нижних концов свай, кН/м2.

Расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы условного фундамента определяется по формуле

где гс1, гс2 – коэффициенты условий работы;

Мг, Мq, Мс – коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения ц под подошвой условного фундамента;

гII – удельный вес грунта под подошвой условного фундамента, кН/м2;

Вусл – ширина подошвы условного фундамента, м;

dI = hycл – глубина заложения подошвы условного фундамента, м;

CII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента кПа;

– осредненное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента.

Фактическое давление, действующее по подошве условного фундамента, определяется по формуле

Вес условного фундамента определяется по формуле:

GH = Gp + Gcв + Gгр,

где Gp = Vpocm · гбет – вес ростверка,

Vрост – объем ростверка, м3;

гбет = 25 – удельный вес железобетона, кН/м3;

Gсв = n · Vсв · гбет – вес свай,

Vсв – объем сваи, м3;

Gгp = ( – Vрост -Vсв) – вес грунта в межсвайном пространстве.

= Аусл · hусл =·7.4= – объем условного фундамента, m3.

Gp = (0.7·2.6·3.1·1.5+1.1·1·1.2) · 25= кН,

Gсв = 4·(·0.3·0.3+1/3··0.3·0.3) · 25 = ,

Gгp = () · 19.7 = 1017.9 кН,

GII = + 52.5 + 1017.9 = кН,

Pср ? R

– условие выполняется.

Расчёт осадки.

Расчет осадки условного фундамента на естественном основании ведется методом послойного суммирования.

Толщина слоя составляет

Подсчёт напряжений на границах элементах слоёв сводим в таблицу.

Параметры для определения величины осадки фундамента

Расчет осадки выполняется по формуле:

Применение свайного фундамента

Широко применяются свайные фундаменты в промышленном, гражданском и дачном строительстве.

Предпосылками для возведения этого вида конструкции являются:

1. Слабые грунты в месте строительства, а именно:
   • глина, суглинки;
   • плывуны;
   • торфяные и илистые грунты;
   • места с высоким уровнем грунтовых вод;
   • заболоченные, подтопляемые территории;
   • почвы с большой глубиной промерзания, более 2 м.
2. Желание сэкономить — если при расчетах ленточного фундамента его ширина получается более 1,5 м, для сокращения расхода материалов можно применить свайный фундамент.
3. Участки под строительство с неровными поверхностями, склоны.

Выбор конструкции

Схематическое отображение расчета несущей способности свай оснований

Материал и конструкцию несущих конструкций свайно-ростверкового фундамента подбирают исходя из местных условий. Если почва содержит достаточно большое количество влаги, тогда рекомендуются бетонные и железобетонные несущие конструкции с большим сечением, ведь железные быстро будут уничтожены коррозией. Но при их выборе нужно также учитывать конструктивные особенности, достоинства и недостатки, а также финансовой фактор.

Длина сваи зависит от типа и структуры грунта на строительной площадке. По правилам, винтовые сваи вкручиваются ниже глубины промерзания почвы, а бетонные конструкции устанавливаются широкой подошвой на прочный грунт. Расчет сваи по первой группе предельных состояний производится по двум параметрам:

Прочность материала опоры

Сопротивление материала опор можно посчитать по формуле без учета продольного изгиба:

F dm = Yc (Ycb RbAb+RscAs)

Где Yc – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; Rb – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; Ab – площадь подошвы опоры, м2; Rsc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; As – площадь сечения арматурного каркаса, м2 

Расчет несущей способности грунта

В зависимости от характера передачи нагрузки от здания на почву, все опоры делятся на две группы: стойки и висячие конструкции. Стойки – это конструкции, которые опираются на прочный слой почвы своей подошвой или ввинчиваются в грунт. Объем используемого строительного материала для наполнения может быть разным для каждой отдельной несущей опоры в зависимости от ее длины, максимально допустимого диаметра подошвы, сечения по всей длине. Висячие опоры передают нагрузку на грунт своим нижним концом и боковыми поверхностями, к этой группе относятся буро-набивные сваи. При выборе несущих конструкций важную роль играет сечение подошвы, ведь чем оно больше, тем большие нагрузки способно выдержать основание.

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

F d = Y c RA

Где: Yc – это коэффициент опоры, принимается за 1; А – площадь подошвы; R – расчетное сопротивление почвы, табличные данные, для скальных пород составляет до 20 МПа.

Расчет висячей сваи делается намного сложнее, ведь все они устанавливаются без выемки почвы и за время монтажа деформируются с расширением.

Осадка свайного фундамента

После возведения здания фундамент начинает оседать под действием нагрузок. Осадка может привести к перекосу конструкции с последующим ее разрушением. Чтобы этого избежать, производится расчет осадки.

Полученный результат сравнивают с допустимой осадкой (СНиП). Если расчетное значение больше, проект фундамента надо корректировать.

Что такое осадка свайного фундамента

Определение осадки – это расчет по деформациям (предельным состояниям) грунта. Оптимум – S ≤ Su, где Su – предельная осадка, S – расчетная.

Если это условие не соблюдается, нужно усиливать фундамент за счет увеличения длины свай таким образом, чтобы их концы опирались на более глубокие и устойчивые слои грунта.

Сваи создают нагрузку на грунт во всех направлениях, своей боковой поверхностью и нижними концами. На расчет нагрузок влияют следующие факторы:

• Свойства грунта, его сжимаемость, степень уплотнения.
• Длина свай.
• Количество.
• Расстояние между сваями.

При определении осадки принимается ряд допущений, облегчающих расчет, но снижающих его точность.

Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования

Расчетная осадка получается при суммировании сжатий всех слоев грунта, на которые давит фундамент.

Для этого определяется осадка отдельных слоев:

– Р – среднее уплотняющее давление в слое (берется из графика);

– m – сжимаемость грунта, коэффициент, полученный по результатам компрессионных испытаний;

– h – толщина слоя.

Соответственно, S = ∑ Si.

Или S = ∑ (h * β/E * P),

– E – модуль деформации слоя (если он известен);

– β – коэффициент 0,8 (СНиП).

Перед Вами расчетная схема для определения осадки фундамента методом послойного суммирования, где: DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности естественного рельефа; FL — метка подошвы фундамента; ВС — нижняя граница сдавливаемой толщи; Нс — сжимаемая (сдавливаемая) толща.

Изображение схемы распределения вертикальных давлений и напряжений в линейно-деформируемом полупространстве расчета осадок основания с использованием метода послойного суммирования.

Определение осадки свайного фундамента

Расчет производится по аналогии с массивным фундаментом, т.е. принимается, что нагрузка равномерно распределена по всей площади фундамента, условно принятого за монолитный блок.

• Верхняя поверхность условного монолита проходит через оголовки свай.
• Нижняя – через их наконечники.
• Боковые — по крайним рядам свай.

По составленному разрезу фундамента выстраивается график Р (уплотняющих напряжений слоев).

Допустимая осадка свайного фундамента

Допустимые (предельные) значения осадки фундаментов приведены в СНиП , приложение 4. Они зависят от типа здания:

• Сооружения с железобетонным каркасом – 8 см
• Со стальным каркасом – 12 см
• Панельные и блочные бескаркасные – 10 см, и т.д.

Наши услуги

Наша компания «Богатырь» базируется исключительно на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай. В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Как рассчитать количество ленты?

При строительстве шлакоблочных и кирпичных домов ширину ленты выбирают в диапазоне от 40 до 60 см. При этом высота ростверка не должна быть меньше 45 см с учетом того, что 10 см отведено на погружение сваи в ленту.

Инженерные вычисления для определения параметров ростверка основаны на расчете устойчивости конструкции к различным деформациям, возникающим в процессе монтажа и эксплуатации. Таким образом, расчет ростверка согласно принципам, описанным в СНиП, – трудоемкая и кропотливая работа, которую стоит доверить профессионалам.

Для частного домостроения можно воспользоваться упрощенной формулой:

• B – минимально возможная ширина ростверка (принимается на 20 см больше толщины опор и при этом не должна быть меньше ширины несущих стен);
• М – суммарные нагрузки проектного сооружения (без веса фундамента);
• L – периметр ростверка;
• R– допустимая нагрузка на грунт у поверхности.