Фундамент свайного заложения расчет

Расчет глубины заложения фундамента из винтовых свай

Статья содержит примерный расчет глубины заложения фундамента из винтовых свай и рассказывает об основных принципах, которые учитываются при его выполнении.

Содержание статьи:

При проектировании фундаментов из винтовых свай под объекты ИЖС нужно учитывать:

• грунтовые условия площадки строительства, влияющие на назначение конструктивных и геометрических параметров винтовых свай (физико-механические свойства грунтов, их коррозионная агрессивность);
• воздействие различных величин нагрузок (под ответственными узлами и несущими стенами, под ненесущими стенами, под лагами пола);
• требования к частоте расстановки свай и др.

Эти и некоторые другие вопросы мы подробно рассмотрели в статье «Расчет свайного фундамента», ориентированной на строительство объектов ИЖС. А в этом материале хотели бы остановиться на определении глубины заложения фундамента.

Расчет глубины свайно-винтового фундамента будет основываться на данных:

• об уровне залегания грунтового массива с достаточной несущей способностью;
• о расчетной глубине промерзания грунта в регионе.

1. Глубина залегания грунта с достаточной несущей способностью

Для надлежащего восприятия проектных нагрузок и последующей передачи их на основание лопасть сваи должна закрепиться в грунте с достаточной несущей способностью мощностью слоя не менее трех диаметров лопасти. Кроме того, чтобы его несущая способность не снизилась, структура основания в процессе установки должна быть нарушена минимально. Добиться этого возможно, если подобрать правильную конфигурацию лопасти (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Грунт с достаточной несущей способностью имеет относительно высокие прочностные и деформационные характеристики (подробнее «Несущая способность винтовой сваи»). Он всегда расположен ниже глубины промерзания, что исключает воздействие сил морозного пучения. В регионах, где глубина промерзания незначительна, важно учесть толщину почвенно-растительного слоя.

Конечно, нельзя исключать ситуации, в которых интересующий слой будет располагаться на большей глубине. Для их решения нужно комплексно оценить грунтовые условия в верхней части геологического разреза. Если знать механические характеристики этого слоя, то можно подобрать такую конструкцию сваи, которая обеспечит надежность и экономичность решения.

Так как механических характеристик грунтов будет вполне достаточно для принятия решения, от полного комплекса изысканий можно отказаться. Всю необходимую информацию даст процедура, включающая ряд исследований (геотехнические и геолого-литологические исследования, измерения коррозионной агрессивности грунтов), адаптированных к нуждам малоэтажного строительства, в том числе и с позиции цены (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

Динамическое зондирование грунтов

А вот на результаты пробного завинчивания полагаться не стоит. Эта процедура не является методом исследования грунта. Более того, в ее основе лежит принцип: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». Считать такую информацию о несущей способности грунтов объективной – весьма опрометчиво.

Во-первых, из-за влияния большого числа факторов (глубина промерзания, влагонасыщение и т.п.) результаты пробного завинчивания находятся в сильной зависимости от времени года.

Во-вторых, невозможно полностью исключить вероятность «ложного отказа», который может быть вызван наличием в основании линз более прочных грунтов (прослоек толщиной 0,4-0,6 м). Хотя завинчивание из-за них и окажется затруднено, достаточной несущей способности они не обеспечат.

В-третьих, пробное завинчивание не позволяет получить какие-либо данные о типе и свойствах грунта под сваей.

Таким образом, контроль величины крутящего момента, который косвенно происходит при пробном завинчивании, целесообразно применять только для подтверждения предельно допустимой нагрузки на сваю. В этой связи специалистами компании «ГлавФундамент» была разработана методика производственного контроля несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента (ВКМ), а также прибор для проведения соответствующих измерений (Патент №151668). Она позволяет надежно контролировать качество производимых работ без проведения дорогостоящих контрольных полевых испытаний грунтов натурными сваями.

2. Глубина промерзания грунта

Некоторые грунты подвержены морозному пучению. Осенью поры такого грунтового массива начинают заполняться водой, а затем лед, образовавшийся при замерзании, начинает вытеснять его вверх (при кристаллизации вода увеличивается в объеме в среднем на 12%). Это приводит к возникновению выдергивающих сил на боковой поверхности сваи.

К пучинистым относятся глинистые грунты, а также мелкие пылеватые пески. Более того, их пучинистость может увеличиваться, в зависимости от степени влажности и близкого расположения к поверхности грунтовых вод.

Если оставить сваю в таком слое, то она неизбежно начнет приподниматься вместе с грунтовым массивом, из-за чего произойдет выдергивание и последующее ухудшение эксплуатационной надежности фундамента.

Поэтому так важно расположить лопасти ниже расчетной (не путать с нормативной) глубины промерзания, которая будет зависеть от типа грунта, условий эксплуатации, нормативной глубины промерзания. Например, при утепленных цоколе и отмостке расчетная глубина будет меньше за счет теплоизоляции грунта под зданием, а если это жилой дом и полы выполнены без термоизоляции, то температура в цокольной части всегда будет положительной и промерзание грунта происходить не будет.

Изменение нормативной глубины промерзания в зависимости от региона

3. Расчет глубины свайно-винтового фундамента

Таким образом, глубина заложения фундамента из винтовых свай будет зависеть от глубины расположения лопасти, которая в свою очередь определяется результатами геотехнических исследований и расчетной (не нормативной) глубиной промерзания.

Чтобы определить грунтовые условия Вашего участка, запишитесь на выезд геолога.

Источник

Онлайн калькулятор расчета буронабивных свайно-ростверковых и столбчатых фундаментов

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

С вайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

О сновными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

С уществует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Источник

Глубина заложения свайного фундамента

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

3.1. Выбор длины, сечения свай, глубины заложения и толщины плиты свайного ростверка.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Применяют их при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ.

Свая – стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний:

─ по первой группе – расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков;

─ по второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

При назначении глубины заложения подошвы свайного фундамента необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения.

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15….20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или на 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

В работе примем сечение сваи 30 х 30 см. Длина сваи определяется глубиной залегания слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Рабочую длину сваи примем ℓр = 6 м. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

3.2. Определение расчетного сопротивления сваи, количества свай и расчет условия соответствия фактической нагрузки на сваю с расчетным сопротивлением сваи.

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное, как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу не требуется, т.к. его результат обычно больше, чем по грунту. Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

где gс – коэффициент условий работы сваи, gс = 1;

gк – коэффициент надежности по грунту, gк = 1,4;

R= 1143,8 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,(табл.6)

А= 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – наружный периметр сваи;

h_i — толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h_i = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

ƒi – расчетное сопротивление i –го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа. (табл.7)

Определим среднюю глубину заложения слоя Zi :

Z1 =3,5м и ƒ1 = 15кПа;

Z2 = 5,5 м и ƒ2 = 17,5кПа;

Z3 = 6,95 м и ƒ3 = 18,35кПа;

Z 4 =7,75м и ƒ4 =18,5кПа;

gсR , gсƒ – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой gсR = gсƒ = 1).

Глубина погружения: 1,5 + 6 + 0,25 = 7,75м. Для такой глубины погружения, с помощью метода интерполяции, принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 1143,8кПа (по табл. 6).

В качестве примера на рис.4 дана схема для определения расчетного сопротивления сваи.

Рис.4 Расчетная схема ( значения даны в сантиметрах).

Таблица 6. Расчетные сопротивления R

Примечания: 1. в случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель – к пылевато-глинистым грунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличиваются на 60%, но не более, чем до R = 20 МПа.

Результаты интерполяции запишем в таблицу 6.1:

Расчет глубины заложения фундамента из винтовых свай

Статья содержит примерный расчет глубины заложения фундамента из винтовых свай и рассказывает об основных принципах, которые учитываются при его выполнении.

При проектировании фундаментов из винтовых свай под объекты ИЖС нужно учитывать:

грунтовые условия площадки строительства, влияющие на назначение конструктивных и геометрических параметров винтовых свай;

воздействие различных величин нагрузок (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола);

требования к частоте расстановки свай и др.

Эти и некоторые другие вопросы мы подробно рассмотрели в статье Расчет свайного фундамента , ориентированной на строительство объектов ИЖС. А в этом материале хотели бы остановиться на определении глубины заложения фундамента.

Расчет глубины свайно-винтового фундамента будет основываться на данных:

об уровне залегания грунтового слоя с достаточной несущей способностью;

о нормативном уровне промерзания грунта в регионе.

Глубина залегания грунта с достаточной несущей способностью

Для надлежащего восприятия проектных нагрузок нижняя лопасть сваи (если речь идет о модификациях с двумя лопастями, подробнее о которых в статье Особенности расчета двухлопастных винтовых свай ) должна закрепиться в грунте с достаточной несущей способностью. При этом мощность слоя плотного грунта под сваей, как правило, должна быть не менее 1 метра.

Согласно статистическим данным, грунтовые слои с достаточной несущей способностью, как правило, залегают с отметки 1,8 метра от поверхности земли. И только в 5-7% случаев они располагаются выше. То есть глубина заложения свайно-винтового фундамента не может составлять менее 1,8 метра.

Уровень залегания грунта с достаточной несущей способностью можно определить с помощью адаптированной под малоэтажное строительство процедуры – геолого-литологических изысканий (подробнее Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности ).

Экспресс-геология также позволяет определить:

тип, свойства грунта;

уровень залегания грунтовых вод;

сложные грунтовые условия;

потенциально опасные геологические объекты и процессы и т.д.

Чтобы в процессе погружения сваи структура основания нарушилась минимально, и не произошло снижение его несущей способности, нужно на этапе проектирования подобрать рациональную конфигурацию лопасти (больше информации в материале Ключевые принципы подбора параметров лопастей ).

Глубина промерзания грунта

Некоторые грунты подвержены морозному пучению. Осенью поры такого основания начинают заполняться водой, а затем лед, образовавшийся при замерзании, начинает вытеснять его вверх (при кристаллизации вода увеличивается в объеме в среднем на 12%).

Если оставить нижнюю лопасть сваи в таком слое, то она неизбежно начнет подниматься вместе с основанием. Даже если конструкцию не выдернет из почвы, сооружение все равно сместится или деформируется. Это, возможно, будет незаметно глазу, но окна, двери неизбежно весной станут открываться и закрываться не так хорошо как осенью. И эта ситуация будет повторяться из года в год, вынуждая Вас бесконечно что-то подгонять или ремонтировать.

Это требование не означает, что Вы можете пренебречь необходимостью расположения лопасти в слое грунта с достаточной несущей способностью. Винтовой свае в этом случае следует пройти отметку нормативной глубины промерзания, после чего нужно продолжать завинчивание до тех пор, пока лопасть не закрепится в грунте с достаточной несущей способностью, а мощность слоя такого грунта под сваей не составит не менее 1 м, о чем мы уже говорили ранее.

Не забывайте, что за уровнем промерзания должна находиться именно лопасть сваи, а не острие конуса. К примеру, для свай компании ГлавФундамент это расстояние составляет 0,2 м. Следовательно, при расчете этот показатель должен суммироваться с остальными.

Расчет глубины свайного фундамента

Таким образом, можно вывести следующую формулу:

Глубина расположения лопасти + Уровень залегания грунта с достаточной несущей способностью/Уровень промерзания грунта = Глубина заложения фундамента

Центральные и южные регионы (Москва, Пенза, Санкт-Петербург, Краснодар, Ростов-на-Дону и т.д.): 0,2 м + 1,8 м (грунты с достаточной несущей способностью) = 2 м;

Урало-Поволжье (Екатеринбург, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Киров, Магнитогорск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Нижний Тагил, Оренбург, Пермь, Саратов, Уфа, Челябинск и т.д.): 0,2 м +1,8 м (грунты с достаточной несущей способностью и уровень промерзания) = 2 м;

Западная Сибирь (Барнаул, Кемерово, Красноярск, Новокузнецк, Новосибирск, Томск, Тюмень и т.д.): 0,2 м + 2,3 м (уровень промерзания) = 2,5 м;

Восточная Сибирь (Иркутск и т.д.): 0,2 м + 2,8 м (уровень промерзания) = 3 м.

Стоит учесть, что на Юге России глубина промерзания либо незначительна, либо отсутствует вовсе, но есть большая толща слабонесущего слоя чернозема. Рассчитывая длину свай в этом регионе также необходимо опираться, прежде всего, на уровень залегания грунта с достаточной несущей способностью.

Чтобы определить грунтовые условия Вашего участка, запишитесь на выезд геолога.

Глубина сваи для фундамента

Фундамент является основой строения, поэтому необходимо к его возведению подходить основательно. Часто именно от этого зависит долговечность и надежность конструкции.

Особенности расчета параметров фундамента для одноэтажного дома

Для того, чтобы обеспечить дому достаточную устойчивость, необходимо определить:

• глубину заложения;
• площадь подошвы;
• высоту и ширину конструкции.

Следует учитывать, что расходы на качественный фундамент, который обеспечит надежность строения, могут достигать до 40 % всего бюджета постройки. Для одноэтажных домов этот показатель традиционно составляет около 20 %.

Выполняя расчеты, требуется брать во внимание:

• запас прочности. Для этого вам потребуется использовать перспективные данные, к примеру, вероятность достраивания еще одного этажа, и др.
• время, отведенное на возведение дома. Чем более основательным и надежным будет фундамент, тем больше времени требуется для этого.

Виды фундамента

Для одноэтажного строения возводят фундаменты следующих типов:

Выбор конкретного типа зависит от целого ряда факторов. Среди них:

1. вес конструкции. Для легких построек прекрасно подходит фундамент мелкозаглубленного столбчатого типа. Основой для массивного кирпичного здания лучше всего выбрать ленточный фундамент;
2. глубина заложения;
3. состав грунта;
4. глубина залегания грунтовых вод;
5. точка промерзания почвы;
6. финансовые возможности.

Глубина заложения фундамента различных типов

Ленточный фундамент должен закладываться на глубину, которая определяется величиной постройки, типы почвы, а также применяемых в строительстве материалов. Чаще всего его глубина является не больше, чем 60 см. основание несколько напоминает несущую конструкцию плавающего типа, которая залегает под подошвой и отличается способностью сглаживать разрывное действие почвы.

Также существует ленточный фундамент заглубленного типа. Глубина свайного фундамента такого типа составляет около 1,5 метров.

Столбчато-свайный тип фундамента также пользуется большой популярностью при возведении одноэтажных строений.

Этот тип отличается массой преимуществ, среди которых:

• экономичность;
• универсальность;
• простота возведения конструкции;
• возможность проведения коммуникаций под домом, поскольку он не имеет цельного характера;
• быстрота постройки, и др.

Чтобы столбчато-свайный фундамент обеспечивал максимальную надежность строения, необходимо устанавливать глубину его заложения на 15 % ниже, чем располагается точка замерзания. При установке свай на грунтах пучинистого типа, достаточно просто осуществить их армирование, которое предотвратит деформацию свай, вызванную сезонным пучением грунтов.

Заглубление плитных фундаментов имеет целый ряд своих особенностей. Прежде всего, они требуют наибольшего количества материалов, а значит являются наиболее дорогостоящими, а также требуют значительных трудозатрат . Такой фундамент может возводиться в котловане, либо строиться непосредственно на поверхности.

В целом, можно сказать, что глубина заложения фундамента зависит от следующих факторов:

• проектной документации;
• типом материала, используемого в строительстве;
• особенностями почвы;
• точкой промерзания.

Особенности фундамента свайно-ростверкового типа

Ростверк – это верхняя часть фундамента, которая состоит из особым образом монтированных балок, обеспечивающих равномерное распределение нагрузки по всей площади основания. Он может использоваться в качестве фундамента для легкого типа построек, а также выступать дополнительным элементом, укрепляющим фундамент.

Существует три типа ростверка :

1. низкие, влюбляющиеся в грунт;
2. повышенные, расположенные на одном уровне с грунтом;
3. высокие, особенностью которых является расположение существенно выше уровня грунта.

Недостатки свайно-ростверкового фундамента:

• большая степень зависимости качества фундамента от соблюдения строительных норм и применения качественного материала;
• трудности обустройства цоколя, поскольку между почвой и опорами присутствует пустота, требующая заполнения для минимизации потерь тепла в зимнее время.

Особенности самостоятельного устройства фундамента

Сегодня применение свайно-ростверкового типа фундамента является наиболее распространенным на самых разнообразных типах грунтов. Для того, чтобы обеспечить высокие показатели несущей способности, оптимально будет под каждой сваей осуществить монтаж плиты, жестко закрепив ее перед этим. Благодаря применению подобного приема зимой, когда грунты пучинистого типа попытаются вытолкнуть сваю, плита будет препятствовать этому.

Осуществляется устройство ростверка собственными руками следующим образом:

1. выставляется опалубка с двух сторон от опор, при этом параметры расстояния должны равняться толщине стен постройки;
2. высоту ростверка устраивают точно такой же, какой будет высота цоколя в возводимом строении;
3. в опалубку закладывается каркас, изготовленный из арматуры, которую приваривают к сваям;
4. после этого осуществляется заливка бетонного раствора.

Сделать это можно самостоятельно, прибегнув к одному из следующих способов:

• посмотреть на уровень воды в колодцах, расположенных поблизости от места возведения строения если таковые имеются;
• на особенности залегания водного пласта укажут растения: если вода неглубоко, на участке будут преобладать растения болотного типа, с яркой, сочной листвой;

Некоторые ориентируются на строения, стоящие неподалеку. Делать это не совсем правильно. Соседи в данном случае – не лучший ориентир, что связано с неравномерностью водного слоя.

Не забывайте о том, что возведение свайного фундамента способно обеспечить максимальную надежность только в случае максимально точного соблюдения технологического процесса. Если вы все сделаете правильно, ваш дом простоит долгое время, не подвергаясь разрушительному влиянию времени!

Источник