Расстояние между сваями играет важную роль в надежности фундамента

Расчет свай по несущей способности грунта

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия

где N— расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяется с учетом нагрузки от собственного веса ростверка; Fd — несущая способность сваи; Р — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по несущей способности грунта, кН; ук — коэффициент надежности, принимается равным 1,4, если несущая способность сваи определена расчетом. Более подробные указания по определению коэффициента — см. п. СНиП

Предисловие

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки — постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил". Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ — Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений — институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП ) (Измененная редакция, Изм. N 1).

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря 2010 г. N 786 и введен в действие с 20 мая 2011 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г. Опечатки внесены изготовителем базы данных

ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 3 декабря 2016 г. N 885/пр c ; Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 20 ноября 2018 г. N 734/пр c ; Изменение N 3, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 24 января 2019 г. N 40/пр c

Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019

Последовательность вычислений

В начале расчетов определяется несущая способность грунта. При инженерно-геологических исследованиях производится анализ проб грунта и несущей способности контрольной сваи. Специальные таблицы позволяют определить несущую способность определенного типа грунта согласно стандартной классификации.

На следующем этапе определяется общий вес возводимой конструкции. Итоговая нагрузка на каждую сваю зависит от совокупной массы стройматериалов, мебели, бытовых приборов и снежного покрова, формирующегося в зимнее время на крыше здания.

Для расчета необходимой площади подошвы фундамента применяется формула S=M/N, в которой:

• S – площадь подошвы, измеряемая в см2;
• М – общая масса конструкции в кг;
• N – несущая способность грунта (определяемая в кг/см2).

После определения общей площади подошвы несложно рассчитать необходимое количество винтовых опор или буронабивных свай. К примеру, при массе здания около 150 тонн и несущей способности грунта 15 кг/см2 величина площади подошвы должна составлять 10 000 см2.

После выбора типоразмера опор определяется количество свай с учетом площади их основания. У цилиндрической буронабивной сваи диаметром 40 см опорная площадь составляет 1256 см2. Площадь подошвы опоры ВС 108 – 706 см2. Площадь основания опоры ТИСЭ с расширением нижней части в 0,5 метра составляет 1960 см2.

В итоге, для здания массой 150 тонн потребуется 5 опор ТИСЭ с диметром придонной части 0,5 м, или 15 опор стандарта ВС108, или 8 цилиндрических буронабивных опор диаметром 40 см.

Определение расстояния между свайными опорами

Величина оптимального расстояния между свайными опорами находится в диапазоне между минимально допустимым и максимально возможным значениями. Для понимания принципа расчета оптимального шага свай необходимо обратиться к методам определения минимальных и максимальных величин.

Минимальное расстояние

Монтаж буронабивных свай, ввинчивание опоры или бурение цилиндрической шахты способствует значительному уплотнению грунта вблизи места погружения. Уплотнение грунта приводит к необходимости соблюдения интервала, превышающего тройной диаметр монтируемых опор. Фактически минимально допустимое расстояние при монтаже опорных элементов составляет 3 диаметра свай. Отклонения от правила допускаются по монтаже наклонных свай, устанавливаемых с интервалом 1,5 диаметра погружаемых опорных элементов.

Максимальное расстояние

Несущая способность ростверка, обеспечивающая стабильное положение горизонтальных элементов здания (плит и балок), определяет максимально допустимый интервал между сваями. Общепринятая классификация устанавливает величину максимального шага в 5-6 диаметров погружаемых опор. С учетом действующих нормативов, диапазон расстояний между свайными опорами ВС108 составляет от 1 метра до 2 метров. Интервал между 40-сантиметровыми опорами, используемыми при монтаже буронабивных фундаментов, может составлять от 1,2 метра до 2,4 метров.

Особенности расчета

Определяясь с шагом винтовых свай, следует соблюдать разумные доводы. Слишком большое расстояние между опорами приведет к просадке дома, а маленькое – к перерасходу материальных средств. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять расчет, учитывающий:

• фактическую массу надземных конструкций и отделочных материалов;
• примерный вес мебели и оборудования, включая коммуникационные системы;
• снеговые и ветровые нагрузки;
• несущую способность грунта (точное значение принимается по расчету);
• технические характеристики винтовых свай;
• коэффициент запаса.

Полезная нагрузка при расчете шага установки свай определяется по соответствующим СНиП или техническим условиям. К примеру, для одноэтажного жилого дома она составляет около 150кг, приходящихся на квадратный метр площади. Показатели снеговых и ветровых нагрузок принимаются по справочникам, в зависимости от региона строительства объекта. А коэффициент запаса, как правило, составляет 1,1-1,25.

Несущая способность свай прямо пропорциональна диаметру металлической трубы, числу, форме и размеру лопастей.

Сам расчет требуемого для фундамента количества винтовых опор достаточно прост. Их число и линейные размеры несущих стен в плане оказывают влияние на шаг установки свай. Суммарная нагрузка делится на несущую способность одной металлической опоры. В результате получается требуемое число свай, которые с равным шагом распределяются по периметру ограждающих конструкций дома.

Другой вариант расчета сводится к определению усилий, воздействующих на один погонный метр ростверка. Для этого общая нагрузка делится на длину всех несущих стен, после чего полученный результат еще раз делится на несущую способность выбранных винтовых свай. В итоге получается число опор, требуемых для поддержания одного метра обвязки, находящейся под нагрузкой. Дальнейший расчет сводится к тому, чтобы узнать, с каким шагом следует устанавливать сваи, чтобы фундамент смог выдержать расчетные усилия. Такой способ предназначается для массивных строений.

Несущая способность металлических винтовых свай указывается производителем в технической документации. С приблизительными параметрами можно ознакомиться по таблице.

Следующим после расчета этапом является схематичная расстановка винтовых свай в плане фундамента. Как отмечалось ранее, они в обязательном порядке должны присутствовать в углах, под колоннами и в местах сопряжения несущих стен. Остальные сваи распределяются равномерно между основными опорами. Таким образом выясняется точный шаг между винтовыми сваями.

Наглядные вычисления

Для примера можно взять расчет одноэтажного дома из бруса размером 6*6 метров. Объем древесины вычисляется в зависимости от толщины стен и высоты строения, с учетом крыши. Допустим, что он составляет 20 тыс. кубометров. Число умножаем на вес одного куба древесины (в нашем случае – 800кг). В итоге получаем общую нагрузку 16 тонн. Сюда прибавляем вес кровельных и отделочных материалов (допустим, 2 тонны).

Далее определяем:

• полезную нагрузку – 36м2*150кг/м2, что составляет 5,4 тонны;
• снеговую нагрузку – 36м2*120кг/м2, что составляет 4,32 тонны.

После суммирования получаем цифру – 27,72 тонны, которую умножаем на коэффициент запаса – 1,1. В результате, при расчете количества винтовых свай используем показатель нагрузки – 27,72*1,1=30,492т. Приняв за основу сваи диаметром 89мм с расчетной нагрузкой 2 тонны, получаем минимальное число свай – 30,492/2=16 штук, которые равномерно распределяем по внешнему периметру дома. Дополнительные опоры могут устанавливаться, к примеру, для половых лаг.

Для двухэтажного дома полезная нагрузка увеличивается вдвое.

Приведенный расчет не является точным. В каждом конкретном случае возникают дополнительные усилия, появляются внутренние несущие конструкции, столбы, оборудование и т.д. Нередко отделочные материалы значительно увеличивают массу дома. Все нюансы должны учитываться в индивидуальном проекте, устанавливающем шаг фундаментных опор.

Основные показатели для расчета

Существуют различные схемы размещения свай:

• Одиночные.
• Свайный куст.
• Свайное поле.
• Свайная лента.

Выбор схемы определяется конфигурацией постройки и порядком распределения нагрузок. Отдельные сваи используются для создания точечных опор под столбы или иные элементы минимальной площади.

Свайные кусты используются при высоких нагрузках не единицу, что бывает при строительстве многоэтажных зданий, крупных ангаров и т.п. Свайное поле применяют для тяжелых построек с равномерным распределением нагрузки по всей площади основания.

Установка опор производится либо продольно-поперечными рядами, либо в шахматном порядке. Ленты необходимы при создании сооружений, имеющих протяженную структуру при малой ширине (набережные, подпорные стенки, ограждения и т.п.).

Необходимо учитывать, что расчетная конфигурация свайного поля не всегда полностью соответствует требованиям СНиП. Нередко возникают ситуации, когда количество опор не соответствует величине нагрузки из-за особенностей размещения.

В таких случаях необходимо увеличить количество свай или несколько скорректировать конфигурацию свайного поля с учетом специфики нагрузок.

Для буронабивных свай количество, размеры, расстояние между ними в свету выбирают исходя из следующих условий:

• Свойства грунта;
• Общий вес конструкции, включая сами опоры;
• Наличия в проекте цокольных, подвальных помещений;
• Прогноз изменения условий эксплуатации (возможность подтопления, подработки, техногенного и вибрационного воздействия соседних объектов);
• Климатическая зона (плюсовых температур или глубокого промерзания).

Стандарты заглубления буронабивных свай

По результатам исследований показатели для почв и пород, климатического районирования берутся из таблиц. Удельный вес строительных материалов, для определения суммарного показателя, указан в справочниках.

При совпадении типовых показателей можно воспользоваться сводными таблицами. По сопротивлению почвы и диаметру столба определяется величина несущей способности одной опоры. Расчетная величина часто оказывается ниже фактической, полученной в результате испытаний. Это объясняется применением осредненных табличных значений величин.

При глубине до 3 м рекомендуется выбирать сечение бетонного стержня диаметром от 30 см (,СП ;СНиП ; , Международного строительного кода IBC -2009).Подошва колонны выступает на 100 мм. Пример: для 300-мм столба подошва – Ø 500 мм.

Расчет нагрузок Буронабивных свай

Проектные нагрузки включают в себя суммарную массу всех конструкций дома, сезонный фактор – вес снежного покрытия на кровле, а также полезную нагрузку.

Снеговая нагрузка – цифра, имеющая постоянное значение для каждого района/климатической зоны. Ее можно взять из таблиц СП, раздел «Строительная климатология». Коэффициент надежности для нее – 1,4.

Постоянные нагрузки – это:

• масса стен и перегородок – зависит от числа перегородок и материала;
• перекрытия;
• крыша (стропила, обрешетка, утеплитель) + кровельные конструкции (отопительные и вентиляционные трубы, оградительные решетки, молниеотводы и т.д.).

Вес кровельных покрытий различен. Легкие (металлочерепица, гибкая кровля) весят 60-70 кг на квадрат, керамическая черепица и ЦПЧ – вдвое больше (точную цифру можно узнать из инструкции к выбранному материалу).

Технология сооружения фундамента на сваях

Буронабивное основание собирается непосредственно на участке. В сваях заключается его основная особенность – именно они берут на себя всю нагрузку будущего сооружения. Чтобы провести расчет установки, нужно узнать глубину промерзания земли и провести монтаж так, чтобы подошва столба находилась ниже этой отметки.

Обязательно проводится гидроизоляция опор с помощью рубероида, устеленного 2 слоями. Верхние части столбов соединяются с помощью ростверка и от ее типа зависит вид основания: заглубленный или висячий.

С целью предотвращения вспучивания на участке ростверки висячего типа устанавливаются от поверхности земли на отдалении около 10 см. Когда ростверк будет погружен в землю – его называют заглубленным (вкапывается на 20 см и больше). Если основание сооружалось на сваях и использовался ростверк, оно способно выдерживать 1.5 Т.

Алгоритм сооружения:

• Разметочные работы. Используется канат, уровень и другие приспособления.
• Рытье траншеи.
• Разметка расположения опор.
• Изъятие земли из места расположения столбов с помощью мотобура или другим способом.
• Установка опор. Перед их размещением в скважинах необходимо предварительно разместить рубероид в 2 слоя. Его рубашка должна полностью окутывать участок столба, который будет закопан в земле.
• Бетонирование.
• Соединение опорной части с ростверком.
• Укладка балки.
• Бетонирование стыков.

При бетонировании необходимо постоянно размешивать раствор. Это позволит добиться большей прочности основания: выйдет воздух и бетон будет более плотным.

Буронабивной фундамент – отличное и экономичное решение для возведения сооружений, не уступающее прочностными показателями, как пример, тому же ленточному основанию, а также позволяющее провести работу быстро.

Начиная строительство и подготовив проект будущей постройки в первую очередь необходимо определиться, какое основание наилучшим образом обеспечит надёжность и долговечность строения. Одним из вариантов устройства основания здания может быть фундамент на буронабивных сваях, который сочетает в себе не только высокие характеристики по прочности, но и технологические преимущества его обустройства. Пример устройства фундамента на буронабивных сваях

Простота его строительства и привлекательная цена позволяют использовать данный тип основы для построек в частном строительстве.

Основной особенностью данной технологии является усиление или буронабивными сваями, расположенными в точках распределения общей несущей нагрузки. Технологически устройство буронабивных фундаментов предполагает монтаж следующих основных элементов. Схема устройства фундамента на буронабивных сваях

Для их устройства применяют:

• металлические или асбестоцементные трубы различных диаметров;
• армированный каркас с применением металлической сетки и рубероида.

Бурить отверстия под буронабивные сваи целесообразно ручным инструментом, оборудованным специальной насадкой, позволяющей выполнять в нижней части скважины отверстия более широкого диаметра. Расширение нижней части необходимо для лучшего закрепления опоры.

Ростверк

Так называют верхнюю часть фундамента, которая связывает буронабивные опоры и предусматривает единое с опорной арматурой армирование. Ростверк может быть трёх типов:

• мелкозаглубленный ленточный;
• подвешенный;
• монолитный.

В зависимости от вида будущей постройки и местности её расположения выбирается оптимальный вариант строительства связующей конструкции. Пример конструкции ростверка буронабивного фундамента Единство этих основных элементов обеспечивает надёжное основание для здания любого назначения.

Устройство ростверка

Для фундамента частного дома выполняется железобетонный ленточный ростверк. Легкие конструкции, например бани, дачные брусовые домики допускают использование деревянного ростверка. Самый простой и менее трудозатратный вариант — низкий ростверк, который возвышается над уровнем земли на 0,2-0,3 м. Высокий ростверк до 0,5-0,6 м может использоваться на влажных почвах, для максимального поднятия дома от поверхности.

Этапы строительства монолитного ростверка:

Устройство основания и опалубки

Для низких ростверков применяется гравийно-песчаная подушка 10-20 см, поверх которой укладывает подбетонка — 5 см слой тощего бетона и гидроизоляция. В качестве гидроизолирующего слоя используется рубероид или гидроизол. Опалубка монтируется из досок по всей длине ростверка.

Армирование

Технология армирования ленточного ростверка подразумевает продольную укладку стержней арматуры, которые связываются как между собой, так и с арматурой буронабивных свай. Правильное армирование обеспечивает жесткое соединение буронабивной опоры с ростверком. На растянутых участках укладывается 4 стержня арматуры 20 мм, на углах — 12-15 мм. Для крепления арматуры в единый каркас применяются вертикальные пруты 5-8 мм, расстояние между ними составляет 25-30 см. Узел связки арматурных каркаса и ростверка будет выглядеть следующим образом:

Заливка бетона

Бетон класса В12,5…В15 заливается внутрь опалубки и утрамбовывается виброоборудованием. При температуре воздуха +25 С бетон необходимо периодически увлажнять. Для обеспечения постепенного затвердевания ростверк нужно закрывать полиэтиленом. Окончательно свайно-ростверковыйфундамент на сваях будет готов через 20-25 дней.