Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

План по выполненному расчету
Время эксплуатации любого дома в первую очередь определяют характеристики устойчивости и прочности его основы, поэтому добросовестно выполненный расчет свайного фундамента становится важным определяющим фактором конечного результата строительства. Особенности составления проекта напрямую зависят от выбранного типа опоры дома. Бурение или вкручивание свай отличается от воздействия на грунт столбов при их забивке специализированной техникой. Объемы земляных, арматурных, бетонных работ, потребность в нужном оснащении повлияют и на затратный раздел сметы.

Расчет характеристик

Допустимая горизонтальная нагрузка на одну свайную опору рассчитывается на основании общего равномерного распределения на каждый опорный элемент. При этом ростверковая конструкция применительно к сваям устанавливается бесконечно жесткой.
В случае изготовления индивидуальных ростверков под каждой из колонн, а также в варианте использования ленточных технологий, следует обратиться к предписывающим нормативам СНиП II-В.1-62, на основе которых высчитывается общая совокупность допустимых усилий. При необходимости выполняют подсчет на возможное формирование трещин на основное и дополнительное сочетание нагруженности по установленным правилам.

Согласно названному сборнику правил, допустимые значения ширины образования трещин не должны превышать показателей в 0,3 мм.

Для определения допустимого значения на продавливание следует придерживаться следующей формулы:

где F пер – общая продавливающая сила, которая рассчитывается из суммы реакций всех свайных опор;

Rbt – допустимое значение сопротивления бетона на растяжение с учетом показателя условия функционирования названного материала;

h0 – допустимый показатель высоты ростверка на анализируемой поверхности, которая равна промежутку от установленной арматуры до основания колонного элемента, предположительно размещенного на 10 см выше нижней границы стакана;

Ui – половина суммы оснований боковых граней элемента продавливания, определяемая в зависимости от количества таких граней – m;

Ci – отрезок от грани колонного изделия до боковой грани опоры, размещенной за пределами элемента продавливания;

A – частичные усилия продольной силы колонны на ростверк, проходящие по стенкам стакана.

Представленная формула описывает вычисление продавливания с условием бокового воздействия на постройку. Обязательное требование – угол наклона между внешними гранями колонн и гранями свайных опор должен составлять не менее 45°.

Особенности устройства

Для правильного вычисления нагрузки ростверка важно учитывать некоторые индивидуальные характеристики, а именно:

• для возведения железобетонных сооружений цельного или сборного типов целесообразно использовать бетонные изделия с маркировкой М150 и М200 (не для не секрет, что чем выше маркировка бетона, тем практичнее будет изготовлена постройка, однако стоит учитывать, что с ростом марки и качества бетона возрастают расходы);
• рекомендуемые показатели для изготовления ростверка: минимальное значение высоты – 40 см, ширины – 50 см; размеры подошвы для будущего размещения подставки под колонну, самой колонны или ступенек следует принимать по 30 см; с учетом названных размеров промежуточного слоя, опирающегося на грунт, допустимые значения высоты названных последних элементов должны составлять порядка 15 см;
• учет осевой и эксцентрической нагрузок (в первом варианте учитывается сила, осуществляющая свое действие от центра тяжести фундамента под основание; при расчете второй характеристики следует учитывать, что исследуемое изделие будет находиться под пагубным воздействием момента, поэтому свайные опоры следует размещать таким образом, чтобы центры тяжести каждого из них совпали с суммарной силой, действующей от ростверка к основанию);
• определение несущей способности выполняется с учетом особых и главных нагрузок, при этом расчет возможных деформаций основывается только на основных нагрузках;
• учет индивидуальных характеристик применяемых материалов и особенностей почвы на предполагаемом участке размещения постройки (данные показатели можно получить из предварительно проведенного анализа грунта и СНиПа);
• учет используемого типа свай (стойка или висячий вид), а также вес каждого элемента и значения допустимого кренового усилия.

Преимущественное большинство действующих нагрузок на ростверк и основание вычисляется по СНиПу. Перечисленные в названном сборнике правил показатели впоследствии необходимо умножить на коэффициент надежности по нагрузке, который определяется на основании норм учета ответственности сооружений при их проектировании.

Рекомендуем посмотреть видео о монтаже ростверка с учетом всех особенностей устройства.

Этапы строительства такого основания

Примерно так выглядит возведение свайно-ростверкового фундамента в ускоренном процессе

Если выполнять земельные работы самостоятельно, тогда лучше взять в аренду земляной механический бур. Только его стоит использовать, если покупаются заводские винтовые или набивные сваи. В случае использования инъекционных опор бур не практикуют.

Заливка свай. Это целая технология, способная существенно экономить средства и время. Оптимальный вариант состоит с нескольких этапов:

• Подготовка ямы на граничную глубину залегания подошвы сваи. Затем делается труба с рубероида или устанавливается готовая асбестовая полая трубка.
• Внутри трубки устанавливаются вертикальные слои арматуры с поперечным армированием, все соединения нужно делать только болтовыми, сварка запрещена из-за возможной деформации металла. Высота установки верхней плоскости арматуры составляет до 5 см. Это делается для соединения арматуры будущего ростверка с опорами.
• После проведения всех предварительных монтажных работ опоры заливаются бетонным раствором до уровня верхней кромки арматурного пояса.

Заливка свайно-ростверкового фундамента
Уже когда в опорах застынет бетон, можно приступать к обустройству ростверка. Тут уже сам строитель определяется, монолитный или сборный ростверк делать. Но есть ряд рекомендаций специалистов, которых нужно придерживаться, а именно:

• Запрещено делать пересечения ростверка с различными коммуникациями, особенно если используется мелкозаглубленная конструкция;
• Отклонение опор от вертикали должно составлять не более 5 см;
• Все стыки и швы в ростверке заделываются бетонным раствором с чистого цемента и песка или при содержании щебня мелкой фракции;
• Армирование ростверка обязательно в любом случае. Причем нижний пояс армирования нужно обязательно соединить с верхним поясом опор. Диаметр прутьев может быть различным, но не менее 1.4 см при длине одного звенья до 2 метров. Если такой длины арматуры нет, тогда нужно увеличивать количество горизонтальных поясов.

Понятно, что без обустройства цоколя в свайно-ростверковом фундаменте не обойтись, но технологий тут существует большое количество и каждый решает сам. Для жилых зданий утепление цоколя обязательно, а для хозяйственных построек делать его не обязательно.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Для проведения расчетов такого плана следует обращаться к специалистам, специализирующихся в этом профиле. Перед этим проводятся геологические изыскания, позволяющие разработать проект, соответствующий почве на стройплощадке.

Совет эксперта! Если работы по геодезическому изысканию проведены не будут, то произвести точные расчеты основания с ростверком будет невозможно. Объясняется это тем, что несущая способность определяется только на основании силы сопротивления почвы.

Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента

Для проведения изысканий на участке бурится отверстие в почве для ее пробы и анализа. Только потом можно проводить важные расчеты.

При разработке проекта учитываются такие параметры по сваям:

• Глубина погружения.
• Диаметр сваи.
• Количество свай.
• Схема их расположения.

По ростверку:

• Форма ростверка (3 вида: высокий, повышенный, низкий).
• Диаметр.
• Устойчивость на изгиб и продавливание.
• Метод армирования.

Рис: Схематическое положения ростверка свайного фундамента

Совет эксперта! Определить высоту ростверка следует исходя из веса будущего сооружения и уровня пучинистости грунта.

Быстрый результат

На строительных сайтах можно рассчитать свайный фундамент для своего дома при помощи программы – онлайн калькулятора.

Выглядеть она будет приблизительно так:

Расчеты такого калькулятора проводятся по СНиПу 3.03.01-87, СНиПу 52-01-2003, а также ГОСТу Р 52086-2003.

Большинство параметров свайно-ростверкового фундамента изменяют свое значение в каждом конкретном случае. К ним относятся: форма и материал изделия, способы воздействия на грунты, вид монтажа, геометрия ростверка. Для точного учета всех составляющих надежного решения надо произвести все необходимые замеры и дополнительные расчёты, поэтому в сложных случаях лучше пригласить квалифицированных специалистов.

Ленточный вид армирования

Арматурная сетка в данном случае закладывается в 2 ряда. Обязательно в средней части использовать слой с высоким уровнем защиты. Арматурная сетка производится с расстоянием между прутьями в 15-20 см. Элементы сетки надо связывать между собой металлической проволокой и скреплять их специальным крюком. Не стоит скреплять ячейки сетки методом сваривания. Это уменьшит ее прочность.

На месте работы необходимо соорудить опалубку. Ее щиты должны быть хорошо укреплены со всех сторон.

Армирование ленточного ростверка для свайного основания занимает не так много времени и не требует специальных навыков. Его вполне можно выполнить самостоятельно.

Схема армирования ленточного фундамента

Ленточный распространён благодаря его прочности, способности выдерживать здания любой массы и противостоять любым процессам, протекающим в почве. Представляет собой ленту, как бы продолжение наружных стен дома, направленное вниз. Толщина ленточного фундамента в частном строительстве принимается равной 40 — 50 см.

Армирование фундамента ленточного производится после устройства траншеи и опалубки.

Сечение ленточного фундамента Требования к расположению арматуры в бетонном массиве:

• расстояние от наружной боковой стенки до арматуры не должно быть менее 50 — 55 мм.;
• расстояние от нижней и верхней плоскостей массива до горизонтальной арматуры не должно быть менее 70 — 75 мм.;
• расстояние между верхним и нижним арматурными слоями не делают менее 300 — 350 мм., но лучше сделать это расстояние максимальным;
• расстояние между перемычками: вертикальными 400 — 700 мм, горизонтальными 800 — 1400, расстояние выбирают таким, чтобы обеспечить неподвижность арматуры во время заливки бетона и уплотнения его при помощи вибромашин и других приспособлений.

Арматурный каркас ленточного фундамента Несколько советов, облегчающих сборку арматурного каркаса для ленточного фундамента:

• некоторая часть вертикальной арматуры изготавливается увеличенной длины, так, чтобы на них, вбитых в дно траншеи, удобно было монтировать весь скелет;
• верхнюю горизонтальную арматуру делают длиной равной ширине фундамента, благодаря этому они, упираясь в стенки опалубки, фиксируют положение всей арматурной конструкции в пространстве.

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.).

Когда его можно использовать

Рекомендуют ставить свайно-ростверковые фундаменты в следующих случаях:

• Когда на достаточно большую глубину уходят нестабильные и слабонесущие грунты. Это карстовые, лесовые, торфяные почвы, плывуны, растительные и плодородные почвы большой толщины (более 1,4-1,5 метра). В этом случае нагрузку нужно передать на расположенные ниже плотные грунты с нормальной несущей способностью. Докопаться до них не всегда возможно, а если и можно, то фундамент получается слишком уж дорогой. Потому передача нагрузки при помощи свай — лучший выбор.
• На участках с большими перепадами высот. В этом случае часто намного дешевле использовать сваи разной высоты, чем проводить работы по выравниванию грунта или заливать глубокую ленту, которая сможет компенсировать перепад высот.

  Один из видов свайно-ростврекового фундамента — со сваями ТИСЭ

• При высоком уровне грунтовых вод. Свайные фундаменты — единственные, для которых уровень грунтовых вод не имеет значение. Важно, чтобы под пяткой был грунт с несущей способностью. Уровень расположения вод влияет только на тип ростверка: если вода находится близко к поверхности, ростверк делают высоким, если она залегает глубоко — можно делать низкий.
• При строительстве в жестких грунтах. В этом случае положительно сказываются небольшие объемы земельных работ (по сравнению с ленточными или плитными фундаментами).
• Если вы решили строить дом по каркасной технологии. Делать под него ленту — напрасно тратить деньги: получится слишком большой запас прочности, который, в данном случае, ни к чему. В этом случае свайный или свайно-ростверковый фундамент — оптимальный выбор.
• При большой массе здания (больше 350 тонн). Тогда получается, что лента или плита должны быть очень массивными, а, следовательно, дорогими. Более дешевым в этом случае часто оказывается свайно-ростверковый фундамент.

Иногда все еще проще: исходят из наименьшей стоимости. Но всегда нужно помнить, что любой тип свайного фундамента менее надежен, чем плитный и ленточный. А все потому, что мы не можем точно знать, какой грунт находится под каждой из свай. Именно поэтому при расчете параметров в конструкцию закладывается повышенный запас прочности. Не 1,2, как обычно считают, а 1,4. И все равно, гарантировать никто ничего не может.

Недостатки свайного основания

• При обустройстве фундамента на сваях необходимо продумать, как утеплить и отделать цокольный этаж.
• Если грунты на строительном участке набухающие или просадочные, характеристики устойчивости фундамента могут существенно снижаться.

Забивные сваи обвязыванные железобетонным ростверком

В случае необходимости придать конструкции большую прочность, используют сооружение свайного фундамента с ростверком. Такие основания можно разделить на:

• плитно-свайный тип;
• свайно-ленточный тип.

При устройстве этих двух типов оставляют некоторое пространство между землей и лентой. Выполняется засыпка слоя песка, щебенки или гравия под ленту.

Он не дает грунту (в случае пучения) упираться в ростверк. Кроме того, при наличии этого зазора ростверк не будет приподнимать фундамент вверх.

Такой же способ применяется и для плитного варианта свайного фундамента.

Технология расположения свайных конструкций

• Схема устройства свайного фундамента
  одиночные конструкции – ростверк делается ленточный, соединенный армированием, несущие плиты расположены каждая над своей сваей;

• ленточные – предусмотрено большое количество опор, расположенных по всему периметру будущего здания, а поверх будет монтироваться ленточный монолитный ростверк;
• полосная установка – используется для массивных сооружений на почвах, склонных к сезонному смещению. Опоры связывают между собой арматурой, могут быть одиночными полосами;
• кустами (пучком) – монтаж проводят только под конкретными опорными элементами, чаще всего на углах основания, где будет предусмотрена основная нагрузка;
• сплошным полем под всем зданием. Практикуется, если будет строиться железобетонный монолитный ростверк.

Расчет

Расчетное сопротивление грунта основания

Данные для расчета взяты из СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*).

, где

коэффициент условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

коэффициент условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;

ширина подошвы фундамента, м;

осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;

осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

угол внутреннего трения грунта основания;

коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

Коэффициент, принимаемый равным единице при b

глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8);

глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

Более подробную информацию можно посмотреть: Расчет сопротивления грунта основания

Данные для расчета взяты из приложения В СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*).

Формула при d ≤ 2:

, где

расчетное сопротивление грунта основания (при d=2м и b=1м), кПа;

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, — k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами — k1 = 0,05;

ширина проектируемого фундамента, м;

глубина заложения проектируемого фундамента, м;

ширина фундамента равная 1м (Ro);

глубина заложения фундамента равная 2м (Ro).

Формула при d>2:

, где

расчетное сопротивление грунта основания (при d=2м и b=1м), кПа;

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, — k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами — k1 = 0,05;

коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, — k2 = 0,25, супесями и суглинками — k2 = 0,2 и глинами — k2 = 0,15;

ширина проектируемого фундамента, м;

глубина заложения проектируемого фундамента, м;

ширина фундамента равная 1м (Ro);

глубина заложения фундамента равная 2м (Ro);

расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3.

Как грамотно выбрать материалы для арматурного каркаса и определить его параметры

Для того, чтобы грамотно вычислить требуемый диаметр применяемой арматуры, а также необходимые параметры каркаса, требуется грамотно выполнить расчет с обязательным учетом временных и постоянных нагрузок.

Рассмотрим важнейшие аспекты подробнее:

Прежде всего, необходимо максимально точно и четко определить состав имеющегося грунта, располагаемого на строительной площадке. С особой ответственностью стоит подойти к глубине, на которой собственно и планируется обустройство фундамента

Почему это так важно? Эти моменты несут немаловажное значение для расчета длины свай, а также планирования их конструктивных особенностей. Кроме того, немаловажными эти моменты станут для планирования обустройства фундамента. Также необходимо грамотно выполнить расчеты несущей способности устанавливаемой будущей сваи. Требуется определить возможные нагрузки, которые могут оказывать влияние не только на сваи, но и на грунт. С целью получения общего веса будущей постройки требуется суммировать вместе не только её вес, но и вес планируемых перекрытий и кровли. Полезным станет учет возможных природных нагрузок (к примеру, массы людей, находящихся в доме, снега, разнопланового оборудования, а также мебели).

Все дальнейшие расчеты должны выполняться с обязательным учетом общей площади строения.

В целом, в наиболее частых случаях ростверк выбирают в случае построек с площадью не меньше 300 квадратных метров. Причем рассчитывать армирование свайно ростверкого фундамента должен строительный инженер, который отлично владеет знаниями и навыками касательно железобетонных конструкций.

После того, как происходит расчет фундамента строения (с определением необходимого количества свай, а также расстояния между ними, глубины монтажа), должна составляться соответствующая схема, а также чертеж.

Рассмотрим типовые решения и правила, которых рекомендуется придерживаться:

1. Несколько стержней арматуры класса АIII продольного типа (диаметр — 20 мм) и выше должны укладываться в растянутых зонах устанавливаемого ростверка;
2. Арматуру с диаметром от 8 до 15 мм располагают в сжатом поясе. Шаг между стержнями продольной (рабочей) арматуры должен составлять от 80 до 100 мм;
3. С целью восприятия поперечных растягивающих усилий, а также с целью объединения арматуры продольного типа в единый каркас, выполняют крепеж к ней поперечных стержней. В таком случае используют гладкую арматуру класса АI с диаметром 6-8 мм. Причем расстояние между ними должно составлять не меньше 250 мм. Однако обычно оно составляет 3/8 от имеющейся высоты сечения ростверка.

В случае, когда ростверк превышает 150 мм, в имеющемся арматурном каркасе необходимо установить вертикальные стержни. Причем шаг должен соответствовать шагу поперечной арматуры.

В целом, зачастую вместо отдельных поперечных и продольных стержней применяют хомуты. Они представляют собой детали арматуры в форме перевернутой литеры «П» либо в форме замкнутого прямоугольника.

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

В = М/L*R, где

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Вид арматуры	Диаметр прутов
Продольная (рабочее)	длина стороны ростверка меньше 3м	общее сечение всего армирования = 0,001*В*H, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм
длина стороны ростверка больше 3м	то же, но диаметр назначают не менее 12 мм.
Поперечное (горизонтальное)	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см	8 мм

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

• одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
• размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
• кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
• грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные кирпичные стены 380 мм	(9 м(длина)*2 шт + 7 м (ширина)*2 шт)*4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)*0,38 м*1800 кг/м3 (плотность кирпича)*1,2 (коэффициент) = 118200 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка)	30 м (длина на весь дом)*2,7 м (высота)*27,2 кг*1,2 = 2645 кг
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм	2шт (на 2 этажа) *7 м (ширина дома )*9 м (длина дома)*160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) *1,3 = 26210 кг
Кровля	7 м*9 м*60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей)	2 шт *7 м*9 м*150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) *1,2 = 22680 кг
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва)	7м*9м*180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

• нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
• нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция	Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см	30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см	100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см	150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см	684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см	918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления	27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением	33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя	100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см	500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических	60 кг/кв.м.
керамочерепицы	120 кг/кв.м.
битумной черепицы	70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования	150 кг/кв.м.
от снега	определяется по табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки	Коэффициент
Постоянная для: — дерева — металла — изоляции, засыпок, стяжек, железобетона — изготавливаемых на заводе — изготавливаемых на участке строительства	1,1 1,05 1,1 1,2 1,3
От мебели, людей и оборудования	1,2
От снега	1,4

Пример расчета

Предлагаем рассмотреть пример расчета ростверкового фундамента на основе свай. Хотя в интернете есть множество подобных расчетов, если вы не имеете достаточного опыта в этом вопросе, то будет крайне сложно со всем разобраться. Хотя и так, лучше обращаться к профильным специалистам, но для общего понимания стоит узнать важные детали.

Так, учитываются при расчетах следующие данные:

Масса постройки. Чтобы получить конкретную и точную сумму массы, то необходимо сложить массу каждого элемента строения, а, в частности: стены, стяжка пола, стропильная система, кровля, перекрытия и прочее. Для определения этой суммы необходимо использовать средний показатель конкретного строительного материала.

Рис: Вес конструктивных элементов здания

Полезная нагрузка. В этом случае учитывается вся создаваемая нагрузка от мебели, отделки стен, бытовых приспособлений, количество проживающих человек и тому подобное. Согласно установленным нормам, на 1 м2 приходится нагрузки до 100 кг на перекрытие.

Совет эксперта! Определение полезной нагрузки происходит путем умножения площади перекрытия на 100 кг.

Снеговая нагрузка. Для этого используются данные и нормативы для конкретного региона страны. Полученную сумму необходимо умножить на площадь всей крыши.

Рис: Карта снеговых нагрузок РФ

• Вся нагрузка на фундамент строения. В этом случае следует сложить всю массу будущего строения, нагрузку от снега в вашем регионе и полезную нагрузку. Полученный результат умножается на коэффициент надежности 1,2 (для жилого дома).
• Грузонесущая способность ЖБИ свай. Подобные расчеты выполняются согласно следующей формуле на основании геологических изысканий:

• Сколько будет опор и какая их длина. Для этого необходима информация обо всей предполагаемой нагрузке на будущее основание. Что касается длины, то она вычисляется, отталкиваясь от характера почвы. Всегда к полученному результату следует добавить 400 мм по длине.
• Это позволит выполнить сопряжение ростверка со сваями. Что касается шага между опорами, то преимущественно шаг колеблется от 2 до 2,5 метров. Свая всегда устанавливается по углам и в местах соединения стен.

Рис: Схема заглубления ЖБ свай

Расчет ростверка. Итак, все расчеты выполняются согласно предоставленным формулам.

Совет эксперта! Помните, самостоятельно делать такие расчеты не рекомендуется, необходимо обращаться исключительно к профильным специалистам, которые имеют опыт в этом вопросе.

В большинстве случаев ростверк имеет сечение 400×300 мм. Для изготовления бетона используется цемент М200 и 300. Для армирования применяются прутья А2 и 1 Ø10-15 мм.

В нашей компании работает команда высококвалифицированных специалистов, которые обладают достаточным опытом по разработке свайного фундамента с ростверком. При этом учитываются все ГОСТы и СНиПы. За счет этого достигается высочайшее качество и надежность построенного строения.

Расчет фундамента на изгиб

Многие строители не раз сталкивались с проблемой изгиба несущей конструкции через неверно подобранные материалы или ошибки в расчетах. Соответственно, смета уже никуда не годится, ее нужно оперативно переделывать и проводить новые расчеты. Поэтому в строительных нормах четко указано, что расчет на изгиб проводится только в сечении по грани колонны и по внешнему контуру ростверка.

Есть несколько методик расчетов на изгиб, но подбираются они в каждом конкретном случае индивидуально, исходя от внешних условий. Самый быстрый вариант – это суммирование всех моментов от реакций запроектированных свай, дополнительно учитываются локальные нагрузки.

Схема армированной сваи.

Но такая методика используется, если используются железобетонные сваи. А вот когда используется стальная свайная конструкция, тогда лучше брать методику расчета по сечению колонн. Также таким методом рассчитывается и необходимое количество, и допустимый максимальный диаметр арматуры.

Ошибки при армировании и как их избежать

Не стоит армировать углы перекрещивая арматуру

Существует ряд ошибок, связанных с армированием, которые допускают неопытные строители в целях экономии или просто по незнанию строительных норм и правил. Ниже приведены самые часто повторяющиеся из них.

1. Уменьшение диаметра буронабивной сваи, по мнению некоторых строителей, должно сопровождаться уменьшением количества вертикальных стержней арматуры, к которым впоследствии должен крепиться каркас ростверка. Уменьшение припуска вертикальных стержней.
2. Армирование угловых участков перекрещиванием прямых прутьев арматуры. Так поступают многие, чтобы не усложнять вязку каркаса.
3. Несоблюдение шага установки перемычек при армировании ростверка. Пропуск необходимых соединений. Подобное часто происходит в целях экономии.
4. Отклонение арматурного каркаса от центральной оси. Это приведёт к неравномерной несущей способности основания.Такие вещи часто случаются из-за банальной халатности. Все тонкости армирования свайного фундамента, смотрите в этом видео:

Решения вышеперечисленных ошибок приведены ниже.

1. Диаметр сваи не должен быть менее 300 мм, а количество вертикальных стержней ниже 4, припуск арматуры под ростверк должен быть не менее 0,5 м.
2. Для правильного соединения узлов балок следует изготовить гнутые П- и Г-образные детали, которыми требуется соединять угловые элементы.
3. При устройстве арматурного каркаса должен соблюдаться шаг от 200 до 400 мм между перемычками. Точный размер шага определяется на стадии проектирования.
4. Требуется производить все измерения с использование строительных уровней, чтобы каркас был выставлен относительно центральной оси.

Армирование – это значимая часть процесса строительства

Важно всё и качество материалов, и опыт строителей, и наличие рабочей документации

При производстве строительных работ любая ошибка приводит к уменьшению срока эксплуатации здания без необходимости ремонта. Это в лучшем случае. В худшем, ещё на стадии возведения здания оно подвергается перестройке.

Для достижения максимальных сроков эксплуатации требуется соблюдать строительные нормы и правила, не допуская отклонений от проекта. Строительство объединяет в себе комплекс мероприятий, которые необходимо соблюсти для достижения желаемого результата. По возможности лучше доверить такую работу профессионалам.

Различия между винтовыми и буронабивными опорами

Строительство буронабивной сваи – дело трудозатратное. Заглубление опоры диаметром в 50–70 см на 5–7 м – сложный и длительный процесс, даже с учетом использования спецтехники. Винтовые опоры, в среднем, монтируются в течение недели. На скорость работ влияет материал ростверка.

Схема бурнонабивной сваи

Ручное заглубление буронабивной сваи происходит максимум на 3–5 м. Неглубокое ввинчивание не подойдет для слабого, переувлажненного или насыпного грунта. Винтовые опоры эффективно ввинчивать электродрелью с мультипликатором. Этот способ дает точную установку опоры, не имеет ограничений по грунту, уменьшает число рабочих.

В заводских сварных винтовых стержнях под свайно-ростверковый фундамент может быть слабая антикоррозийная защита и тонкие стенки. Может не соблюдаться точность изготовления шага спирали и лопастей. Поэтому появляется необходимость выбора материалов для самостоятельного создания винтовых свай, что можно отнести к их отрицательному отличию по сравнению с буронабивными сваями. Литые заводские винтовые сваи лишены недостатков и могут дополнительно покрываться антикоррозийным средством.

В буронабивных опорах, в отличие от винтовых свай, не связывается арматура. Она заливается бетоном внутри самой сваи.

Варианты фундамента из винтовых свай

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

• шаг свай;
• длина сваи до края ростверка;
• сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Расположение арматуры

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле: P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

• P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
• R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
• S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
• u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
• fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
• li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
• 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Сортамент стальной арматуры

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Технология возведения

Когда речь идёт о малоэтажном строительстве, буронабивные сваи нисколько не уступают по надёжности забивным. Да и вообще, это самое оптимальное решение для возведения дома на вспучивающихся грунтах, гарантирующее целостность и самого фундамента, и стен.

• Процесс изготовления достаточно трудоёмок по сравнению с заводскими сваями, но цена работ снижается из-за отсутствия дорогих сваебойных механизмов. Здесь свая устанавливается в подготовленную заранее скважину, а пробурить её можно даже садовым буром.
• Подрядчики, оказывающие населению подобные услуги, пользуются бурильными установками, способными бурить скважины диаметром до 800 мм. Глубина установки таких свай обычно не превышает 3м.
• Не так уж давно появилась технология ТИСЭ, позволяющая выполнить сваи с расширенной подошвой без копки котлована. Для этого нужен всего лишь специальный бур с чашеобразными лопастями. Им можно пользоваться на любых видах грунтов, исключая плывуны.

• Буры могут иметь разный размер, в зависимости от того, какой диаметр столба надо получить. Скважину глубиной 1,5 метра можно вырыть всего за 30 минут. У них имеется закруглённый откидной плуг, с помощью которого и выполняется полукруглое уширение в подошве скважины.

Свая такой формы гораздо более устойчива — она держится в грунте по принципу якоря, не давая вспучивающемуся грунту выталкивать её наружу.

Подготовка

К числу подготовительных мероприятий по устройству свайного поля можно отнести такие работы:

1. расчистку и планировку территории;
2. изучение гидрогеологической обстановки и оценку прочности грунта;
3. расчёты размеров свай и их количества;
4. разбивку осей здания и разметку точек бурения;
5. устройство обноски;

1. устройство водоотвода;
2. привязку фундамента к существующим объектам;
3. устройство временного подъезда;
4. подведение электроэнергии;
5. изготовление каркасов.

Армирование и заливка бетона

Сваи в основании среднестатистического жилого дома, располагают с шагом 1,5 м друг от друга. Точечные опоры должны быть под всеми, наиболее нагруженными узловыми зонами. Это углы; пересечения несущих стен и их стыковка с ненесущими ограждающими конструкциями; участки, где есть перепады высоты здания или увеличение этажности.

• Если бурение производится ручным буром, откидной плуг на нём сначала должен быть снят. При вращении бура по часовой стрелке грунт вырезается и заполняет накопитель. Периодически его вынимают из скважины и опорожняют.
• Бурят обычно сантиметров на 30 ниже отметки промерзания, но не менее 1,5 метров. Затем уже, надев сферический плуг, разбуривают пятку сваи.
• В отсутствие обсадных труб из рубероида с помощью трубы сворачивается гидроизоляционная гильза, а её края сваривают паяльной лампой. Вставив в скважину, гильзу закрепляют к стенкам длинными гвоздями, после чего вставляют каркас.
• Защитный слой обеспечивается с помощью специальных фиксаторов.
• На каркасе обязательно должны быть выпуски арматуры, которые будут связываться с рабочими стержнями ростверка и замоноличиваться в нём.

• Бетонирование осуществляется смесью класса В22,5 на тяжёлом заполнителе. Мелкозернистые и лёгкие бетоны для этой цели лучше не использовать, это негативно скажется на морозостойкости фундамента. Смесь заливается в скважину послойно, с трамбованием глубинным вибратором.

В среднем, на сваю длиной 1,5 м уходит 0,12 м3 бетона – как раз одна бетономешалка. Рецептура бетона такова: на 1 кг цемента М400 – 2 кг песка и 3,5 кг щебня. Если взять цемент М500, то доля заполнителей увеличивается: песок 2,4 кг, щебень 4,4 кг. С учётом добавленной воды (около 58%) получится 41 и 47 литров готовой смеси соответственно.

Создание ростверка

Ростверк формируется путём устройства деревянной опалубки с таким расчётом, чтобы между ним и землёй оставался зазор минимум 15 см – он компенсирует движение грунта и оседание дома. Такой небольшой зазор легко закрывается торцом отмостки. При большем расстоянии, это пространство можно закрыть выложенным по бетонной стяжке кирпичным фальшь-цоколем или декоративными навесными панелями.

• Перед устройством ростверка, поверхности верхнего обреза свай выверяют по уровню, а при необходимости выравнивают пескоцементным раствором, замешанным в пропорции 1 к 2.
• Затем выполняют опалубку шириной на 5-8 см больше толщины стены и высотой примерно 40 см. На её устройство используют доску толщиной 25 мм или же листовой материал типа влагостойкой фанеры, OSB, ДСП.
• Если ростверк высоко не поднимается, для нейтрализации морозного пучения вместо дна опалубки заранее насыпается и трамбуется песчаная подушка.

• В опалубку укладывают готовый арматурный каркас, используя в качестве фиксаторов для обеспечения защитного слоя кирпичный бой или бруски. Как вариант, каркас вяжут из отдельных стержней прямо в опалубке, скрепляя проволокой вертикальные стойки с горизонтальными прутами.
• Если в опалубку не укладывался полиэтилен или другой гидроизоляционный материал, доски перед бетонированием надо пролить водой, чтобы они не забирали её из бетона.
• В опалубку наливаются слои не более 250 мм, уплотняются вибратором или трамбовкой, после чего бетонирование ведётся дальше.

Снимают опалубку обычно на седьмые сутки, когда бетон набирает 70% прочности. Но нагружать фундамент можно будет только по истечении 28 дней.

Источник: furnilux.ru