Диаметры буровых свай при расчете нагрузки

«Копать или не копать» – этот гамлетовский вопрос при строительстве дома решается однозначно: копать. Он порождает несколько встречных: какой фундамент выбрать, на какую глубину его залить, как сделать все надежно и не слишком дорого?

Видео — расчет свайного фундамента

Эстафету широкого использования винтовых свай приняли военные инженерные подразделения. Их выбор обуславливался тем, что при использовании винтовых свай существенно сокращалось время проведения строительных работ, что было особенно критично при быстром продвижении войск.

Таким образом, использование винтовых свай при строительстве фундамента дает два основных преимущества:

  • возможность возведения фундаментных опор на заболоченных влажных грунтах, почве с большим содержанием влаги или на участках с неровным рельефов.
  • Использование винтовых свай существенно сокращает время проведения строительных работ. Кроме того, строительство фундамента на винтовых сваях можно проводить практически в любое время года.

Общие положения

Расчёт винтовых свай и дальнейшее строительство по нормативным документам должно выполняться в следующей последовательности:

  1. Определение параметров грунтового основания. Для этого производятся инженерно-геологические исследования. В результате мы должны знать показатели несущей возможности грунтов, их плотность и составляющие, а также физико-химические характеристики.
  2. Сбор нагрузок. В данном случае учитывается вес всего дома с мебелью и прочим техническим инвентарём, а также динамические нагрузки (вес снежного покрова, ветровая нагрузка и т.п.).
  3. Предварительный расчёт. На данном этапе составляется приблизительная схема будущих свайных фундаментов.
  4. Далее данные, полученные в ходе предварительного проектирования, пропускаются через специальную программу, учитывающую особенности грунтов, показатели веса объектов,  ветровые воздействия и т.д. В ходе этого данные уточняются и оптимизируются. Итогом данного этапа становятся уточнённые данные конструкций фундамента, подогнанные под конкретные геологические и природные условия строительства.
  5. Последним этапом расчётов станут рабочие чертежи свайного поля. После этого можно начинать строительство домов на сваях.
Общие положения

Винтовые сваи для разных типов грунтов 

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.

Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:

  • Стойки.
  • Висячие.

Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.

  • Таблица для определения несущей способности 1 м/п буронабивной сваи-стойки

Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:

Знакомимся с буронабивным фундаментом
  • диаметр;
  • марку бетона;
  • вид армирования;
  • глубину бурения;
  • механическую прочность грунта.
Читайте также:  Как усилить фундамент кирпичного дома?

После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.

Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:

  1. Бурение скважины под буронабивные сваи (ручной мотобур или более мощная передвижная установка).
  2. Монтаж обсадной трубы (в сыпучих и сырых грунтах).
  3. Установку арматурных каркасов.
  4. Бетонирование скважины.
  5. Отсыпку песчано-щебеночной подушки под ростверк (толщина 10-15 см), компенсирующей подъем грунта в результате морозного пучения.
  6. Монтаж опалубки над поверхностью земли, установку арматуры и заливку ростверка, связывающего сваи.
Знакомимся с буронабивным фундаментом

Что такое осадка фундамента и что на неё влияет

Осадка свайного фундамента — это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки — неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.

Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

  • Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;
  • Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

Несущая способность почвы увеличивается пропорционально уровню ее расположения — чем глубже находится пласт, тем большей плотностью и силой сопротивления он обладает, тогда как поверхностные слои почвы, как правило, представлены низкоплотными породами, неспособными выдержать исходящую от фундамента нагрузку.

Рис. 1.1: Схема осадки свайных фундаментов

Грузонесущуя способность железобетонной опоры по материалу будет всегда больше, чем аналогичная характеристика грунта. Если в расчетах фундамента допущены ошибки, то пласт грунта в котором расположена опорная часть свай, под весом здания будет уплотняться и проседать, что приведет к уменьшению нулевого уровня фундамента (его осадке).

Рис. 1.2: Схема работы свай в грунте — а) сваи-стойки; б) висячие сваи.

Данная проблема особенно характерна для висячих свай, которые получают устойчивость за счет трения почвы с боковыми стенками опоры. Сваи стойки, опирающиеся на глубинные, несжимаемые пласты грунта, ввиду высокой плотности породы практически не подвергаются осадке.

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.

Основные положения

Свайный фундамент

Разработка проектов и расчет фундаментов на свайных опорах основаны на:

  • данных инженерно-геологической разведки;
  • сейсмической категорийности области проектирования;
  • конструктивных, технологических, эксплуатационных характеристиках сооружения;
  • значении и направленности приложения постоянных и кратковременных нагрузок;
  • ТЭР при сопоставлении с конкурирующими вариантами.
Читайте также:  Высота цоколя частного дома: как рассчитать, какие параметры влияют

Виды расчетов

СП указывает, что расчет фундаментных оснований выполняется по критическим состояниям, разделяемым на две группы.

Процесс монтажа свай

По предельным состояниям первой группы высчитываются и устойчивость, и несущая способность, учитываются прочностные характеристики материалов. Вторая группа касается осадки свай под воздействием вертикально приложенных нагрузок, различным сдвигам основания в горизонтальной плоскости совместно с пластами грунта, образования трещин значительной глубины в теле конструкции оснований из железобетона.

Допустимую осадку подземного основания здания, согласно СНиП , необходимо рассчитывать по второй группе состояний.

Важнейший нюанс расчетов – обязательное принятие запаса надежности. Итоговое значение принимается по расчету по различным альтернативным вариантам и сопоставления полученных данных.

В СП представлены требующиеся расчетные значения и постоянные, уточнены нагрузки на основание и их возможные сочетания.

Определение веса строения

Удельный вес строительных материалов

Наименование

Кол-во

Бетоны

 Железобетон

кг/м3

2500

 Бетон на щебне или гравии

кг/м3

2400

 Газобетон, пенобетон

кг/м3

300-1000

Растворы

 Цементнопесчаный

кг/м3

1800

 Цементнопесчаный с известью

кг/м3

1700

 Известковопесчаный

кг/м3

1600

Кирпич

 Глиняный обыкновенный

кг/м3

1800

 Силикатный

кг/м3

1800

 Керамический

кг/м3

1600

Дерево

 Хвойные породы (сосна, ель)

кг/м3

500

 Дуб

кг/м3

700

 Фанера клееная

кг/м3

600

 Плита ДВП

кг/м3

200-1000

 Плита ДСП

кг/м3

200-1000

Сыпучие материалы

 Гравий керамзитовый

кг/м3

200-800

 Щебень

кг/м3

400-800

 Песок строительный

кг/м3

1600

Также для приблизительных подсчетов можно воспользоваться таблицей веса строительных конструкций в зависимости от материала:

 Удельный вес строительных конструкций

Наименование

Кол-во

Стены

 Каркасные стены с эффективным утеплителем и легкой обшивкой

кг/м3

300

 Сруб из бревен или бруса

кг/м3

600

 Из газобетонных блоков Д600

кг/м3

600

 Из шлакоблоков Д1200

кг/м3

1200

 Из пустотелого кирпича

кг/м3

1400

 Из полнотелого кирпича сплошной кладки

кг/м3

1800

Перекрытия

 Деревянные по деревянным балкам

кг/м3

100-150

 Деревянные по стальным балкам

кг/м3

200

Кровля

 Металлочерепица или ондулин с уклоном скатов до 27°

кг/м2

30

 Рубероид в 2 слоя при уклоне до 10°

кг/м2

40

 Шифер при уклоне 30°

кг/м2

50

 Черепица керамическая до 45°

кг/м2

80

 Листовое железо

кг/м2

30

 Удельный вес фундамента

Наименование

Кол-во

Стены

 Мелкозернистый бетон (без щебня)

кг/м3

1800

 Бетон на доломитовом щебне

кг/м3

2200

 Бетон на гранитном щебне

кг/м3

2300

 Железобетон

кг/м3

2500

Объем раствора и арматуры на устройство фундамента определяется в зависимости от глубины заложения, находящейся в зависимости от глубины промерзания:

В понятие эксплуатационной нагрузки включается вся мебель, которая предполагается к установке в комнатах строящегося здания, а также различное оборудование. Но, поскольку, в сравнении с весом строительных материалов здания вес мебели очень мал, то для приблизительных подсчетов им можно пренебречь.

Алгоритм вычисления расстояния между сваями

Расчет фундамента на винтовых сваях включает в себя определение шага между винтовыми сваями. Для этого необходимо общую протяженность стен (внутренних и внешних) разделить на требуемое количество опор. Распределяя опоры по периметру фундамента, рекомендуется расстояние между сваями под внутренней несущей стеной уменьшать на 10-15 %. Это связано с повышенными нагрузками от балок или плит перекрытий, действующих с двух сторон.

Каким должно быть минимальное расстояние между винтовыми сваями? Оно не должно быть меньше:

Алгоритм вычисления расстояния между сваями
  • 3 м для деревянных и каркасных домов;
  • 2,5 м для домов из газобетона, пеноблоков, шлакоблоков и пенобетона;
  • 2 м для домов из тяжелого камня и кирпича.

Опоры обязательно устанавливаются по углам фундамента, на стыке внешних стен и несущих перегородок, на внешних углах пристроек (террас, балконов и пр.).

Что учитывается при расчетах

Крайне важно учитывать такие аспекты:

Что учитывается при расчетах
  • Все предполагаемы нагрузки и воздействия по СНиПу.
  • Несущая способность опор и основания на основе особых и сочетаемых нагрузок.
  • Сочетание всех используемых материалов с почвой на стройплощадке. В этом случае берутся во внимание геодезические изыскания на предмет исследования почвы и динамических/статических испытаний ЖБИ свай. Опять же, в расчет берутся показания в СНиП.
Читайте также:  Как отделать цоколь дома — популярные способы

  • Обращается внимание на тип свай, они могут быть висячими или стойки. Обязательно учитывается общий вес. Не менее важны и нагрузка воздушных масс.
  • В процессе расчетов, основание с ростверком представляет собой единой рамной конструкцией. Она должна воспринимать нагрузку по вертикали и горизонтали. Также изгибающая сила.
  • Если почва сложная (грунтовые воды очень высоко и тому подобное), а проектная нагрузка высокая, то учитывается негативная сила трения в процессе осадки строения.
  • Учитываются и другие немаловажные факторы при проектировании. Особенно те, которые непосредственно связаны с разными грунтами.
Что учитывается при расчетах

Дополнительные рекомендации

При устройстве свайного поля и определении размеров свайных колонн следует учитывать рекомендуемый шаг свай, от которого будет зависеть частотность скважин и распределение нагрузки. Посмотрите видео, по правильному монтажу свай:

Дополнительные рекомендации

Для равномерного распределения давления массы будущего здания на фундаментную плиту, необходимо соблюдать следующие правила:

Дополнительные рекомендации
  • максимальное расстояние между буронабивными сваями не должно превышать двух метров;
  • минимальный шаг свайных колонн должен находиться в пределах трех-четырех диаметров свай – в целях предотвращения обрушения стенок соседствующих скважин в сыпучих грунтах нужно увеличить минимальный предел;
  • компоновку свайного поля следует производить с учетом расположения свай в угловых точках фундамента;
  • по результатам расчета геометрических характеристик, после компоновки, общее количество свай должно соответствовать рекомендательным шаговым значениям – в случае превышения максимального шага свай следует увеличить количество скважин и уменьшить диаметр свай до предельно возможного;
  • максимальные и минимальные размеры диаметров скважин не должны превышать допустимые для выбранного типа монтажа.
Дополнительные рекомендации

Соблюдая данные рекомендации, можно спроектировать наиболее эффективный и рациональный фундамент, не беспокоясь о его надежности. При необходимости следует обратиться за помощью к специалистам, но все расчеты можно произвести самостоятельно, без особого труда.

Дополнительные рекомендации

Допуски отклонения свай по оси Армирование свай (буронабивных, буроинъекционных и забивных) Фундамент из бетонных свай. Частный дом Бурение шурфов под сваи своими руками

Разметка и бурение скважин под сваи.

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

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

Расчет количества винтовых свай — особенности метода

Винтовой фундамент — надежное и недорогое основание, широко востребованное в малоэтажном строительстве. На таком фундаменте можно возводить дома высотой в 1-2 этажа из дерева, пенобетона либо каркасных панелей. Он обладает повышенной устойчивостью в низкоплотных и пучинистых грунтах, в которых финансового не выгодно обустраивать стандартные ленточные фундаменты.

Дом на винтовых сваях

В данной статье представлены особенности расчета винтовых оснований. Мы рассмотрим расчет осадки свайного фундамента, грузонесущей способности опор, их количества и приведем пример составления схемы свайного поля.