Как проектировать свайный фундамент

Проектирование и устройство свайных фундаментов

Фундамент на винтовых сваях – одно из самых простых, универсальных и доступных решений для загородного строительства. Однако для каждого конкретного строения необходимо подобрать основание, которое окажется наиболее прочным и долговечным. Для этого необходимо уделить особое внимание проектированию и последующему устройству свайного фундамента – важнейшего элемента конструкции здания.

Начальный этап проектирования свайных фундаментов

Перед тем как обращаться в архитектурную фирму или при достаточных инженерных знаниях пытаться спроектировать свайное основание самостоятельно, следует оценить особенности участка для строительства, продумать план строения и подобрать необходимые материалы. На сегодняшний день вы сможете выбирать из забивных, железобетонных, набивных, винтовых, буровых, висячих свай или свай-стоек.

Обсуждение плана постройки.

В зависимости от веса строения, его дизайна и числа свай владелец дома сможет установить:

• одиночные сваи;
• «кусты» из свайных изделий;
• поле из свайных изделий;
• ленточный фундамент на сваях.

Как производится проектирование и устройство фундамента на сваях?

Особенности проектирования фундаментов на сваях четко изложены в СП 50-102-203. Согласно этому своду правил при выполнении проектно-дизайнерских работ необходимо учитывать:

• экологические требования;
• сведения об опасности землетрясений в данной местности;
• наличие неподалеку от места строительных работ других сооружений и объектов;
• информация о нюансах конструкции здания и целях его применения;
• расчетные нагрузки на основание строения;
• данные геологического исследования почв.

В некоторых случаях нужна начальная оценка местности Тахеометром.

Что учитывается при создании проекта свайного фундамента?

Чтобы фундамент на сваях не разрушался на протяжении десятилетий, перед его монтажом следует обратить внимание на очень важные для строительства рекомендации:

1. Если дом предполагается возводить в условиях экстремального климата и агрессивной окружающей среды, перед установкой рекомендуется ознакомиться с положениями СНиП 2.03.11.
2. Проектирование предполагает наиболее надежные и доступные решения фундамента на сваях.
3. Все необходимые стройматериалы, технологические решения, изделия и типы почв должны быть отражены в действующих стандартах, технических условиях и проектной документации. Замена чего-либо возможна лишь после консультации с инженерно-проектной организацией и согласования с владельцем дома.
4. Все деформации фундамента на сваях, обусловленные природными факторами, обязательно строго учитываются во время закладки основания и контролируются в течение всего периода выполнения работ.
5. Геологические исследования желательно поручать исключительно лицензированным компаниям, которые смогут учесть влияние закладки данного основания на близлежащие строения.
6. Проведение проектных работ строго регламентировано техзаданием и учитывает тип сооружения согласно ГОСТу 27751.
7. Монтаж свайно-винтового фундамента, который можно установить легко и просто, производится только после тщательного анализа условий окружающей среды и инженерно-геологических нормативов, а также изучения опыта установки таких оснований в подобных условиях.

Комбинированный свайно-плитный фундамент в сложных условиях гористой местности.

Проектирование свайно-винтовых оснований производится на основе свода правил СП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Для этого разработчику понадобятся следующие сведения:

1. Данные о физико-химических характеристиках почвы. Их получают на основе геодезических исследований, предполагающих пробуривание экспериментальных скважин в грунте и изучение его характеристик. Глубина бурения зависит от типа почвы: если она нестабильна, бурение производится до нижних слоев грунта повышенной плотности. При большой площади дома бурение производится в нескольких местах свайного поля. Этот метод позволяет также определить глубину промерзания грунта и протекания подземных вод, а также их химический состав.
2. В проектировании непременно учитывается положение об удалении плодородных почвенных слоев и их дальнейшем применении для восстановления плодородности земель под сельское хозяйство. В проекте также предусматривают изоляцию элементов основания, соприкасающихся с почвой, при выделении газов из земли в данной местности.
3. Для проектирования и возведения свайного основания очень важно правильно определить его физико-химические характеристики, среди которых удельная масса, плотность и влажность грунта, его пористость, коэффициент удельного сцепления, угол внутреннего трения.

Пристань на сваях, постройка которой осложнена наличием воды и типом грунта.

Внешние нагрузки на свайно-винтовой фундамент

Очень важно точно определить максимальную нагрузку, приходящуюся на фундамент. Она зависит от:

• класса ответственности строения;
• этажности дома;
• размещения внутренних стен;
• стройматериалов, которые используются для возведения стен, перекрытий и крыши.

Исходя из этого рассчитывают вес строящегося дома.

Нагрузки, которые действуют на основание, делятся на постоянные и временные. Постоянные – это масса постройки и давление массива почвы. Периодические бывают:

• кратковременными – нагрузки от снега и ветра;
• длительными – вес обстановки дома и его жителей;
• специального типа – сейсмонагрузки и потенциальное влияние на свайное основание взрывной волны.

Необычное здание на свайном фундаменте с неравномерным распределением нагрузки.

Алгоритм проектных работ

Используя СНиП 2.02.3.87, проектирование свайно-винтового фундамента выполняют следующим образом:

1. Анализируют и оценивают информацию геологического плана, собранную на стройплощадке. На основании ее определяется глубина погружения свайных изделий и несущие свойства почвенных слоев – максимальная нагрузка извне, которую выдерживает участок почвы заданной площади. На это свойство влияет плотность почвенных слоев и их насыщенность влагой. Очень важно разделять несущие характеристики грунта и несущие характеристики основания: они могут существенно различаться, что требует сопоставления этих величин.
2. Определяют вид и размеры свай, используемых для возведения основания.
3. Рассчитывают несущие свойства свай любого типа в заданных природных условиях. После проведения теоретических расчетов, где учитывают несущие возможности почвы и все типы постоянных и краткосрочных нагрузок на фундамент, все результаты проверяют на практике, используя методы статического зондирования или динамической нагрузки.
4. Рассчитывают необходимое количество свай. Оно зависит от массы строения и несущих особенностей почвы. Сваи обязательно устанавливают в углах сооружения, в местах схождения всех внутренних стеновых стыков и равномерно распределяют по периметру внешних стен дома через каждые пару метров.
5. Сопоставляют практическое давление на одну сваю со стандартными показателями.
6. Делают чертеж свайного поля для конкретного строения.

После оценки местности и прочих условий создается чертеж будущего здания.

Нюансы возведения фундаментов на сваях из железобетона

Здесь при разработке проекта обязательно учитывают сопротивление почвенных слоев под опорными поверхностями свайных изделий и сопротивление, действующее на их вертикальные стенки.

Для расчета используют формулу: F_d = Y_cr*(F_df + F_dr), в которой:

• Y_cr – коэффициент, отвечающий за несущие характеристики почвы (обычно равен единице);
• F_df – сопротивление почвенных слоев под нижним элементом свайного изделия, вычисляемое по формуле: F_df = Y_cr*R*A, где:
• Y_cr – коэффициент работы свайного изделия в грунте;
• R – сопротивление почвы под опорной поверхностью железобетонного изделия;
• А – площадь (см 2 ) опорной поверхности;
• F_dr – сопротивление почвы к боковым стенкам столба сваи, которое находится по формуле: F_dr = u*Y_cr*F_i*H_i, где F_i – сопротивление некоторых слоев почвы боковым поверхностям сваи; H_i – суммарная толщина почвенных слоев, касающихся боковой поверхности свайного изделия.

Примеры проектирования

В качестве исходного слоя для расчета берем шестой горизонт, представляющий собой слой из песчаных частиц среднего размера и плотности. Нижнюю часть свайного изделия помещают в слой почвы на глубину l_нп ˃ 1 м или равную этой величине.

Верх ростверков под любые строения находится на границе планировочной отметки. Высоту ростверка определяют, исходя из условия максимальной надежности колонны и максимальной продавливающей нагрузки на ростверк:

где h_cm – глубина стакана; h_н – расстояние от нижней части стакана до основания ростверка.

По таблице стандартных подколонников для колонны 0,6х0,4 м глубина h_cm = 0,90 м. Значение h_н должно быть не меньше 0,4 м. То есть минимальная высота ростверка составляет H_p = 0,90 + 0,40 = 1,30 м.

Изучив справочные данные, берем нормативную высоту H_p = 1,35 м..

На рисунке расстояние между основанием ростверка и верхней частью опорного слоя l₀ = 7,25 м.

Инженерно-геологические характеристики (нестабильные почвы вокруг свайного ствола) требуют тщательной заделки свайного изделия в ростверке. Берем l_p = 0,40 м. Необходимая длина забивной сваи выходит: L_mp = l₀ + l_p + l_нс = 7,25 + 1,00 + 0,40 = 8,65 м.

Параметры проектирования свайных фундаментов

Если необходимо выяснить длину свайных изделий забивного типа с сечением 30х30 см для возведения ленточного фундамента свайного типа с цоколем, делают следующее. Нагрузки прилагаются по центру. Геологические особенности участка изображены на рисунке. Уровень пола цоколя берут на 80 см ниже уровня планировки.

В качестве основы под свайный фундамент принимают 6-й почвенный слой с песчаными частицами средней крупности и плотности. В этот слой свайное изделие погружают не меньше чем на 1 м.

Верх ростверка, который имеет толщину 0,4 м на уровне цоколя, вычисляем расстояние между основанием ростверка и верхней границей шестого слоя, составляющее 7,5 м (по рисунку).

Согласно законам приложения нагрузок выбираем свободное связывание свайных изделий в ростверке, которые заделывают на глубину 10 см. Поэтому расчетная длина сваи равна:

L_mp = l₀ + l_p + l_нр = 7,5 + 1.00 + 0,10 = 8,60 м

Проектирование свайного фундамента занимает достаточно много времени, однако это залог длительного срока эксплуатации и надежности вашего дома.

Проектирование и устройство свайных фундаментов – достаточно трудоемкий процесс. Он требует тщательного исследования геодезических характеристик и всех видов нагрузки, приходящихся на основание.

Источник

Свайный фундамент: технология монтажа

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

К возведению здания надо подходить обдуманно, тщательно просчитав все этапы строительства. И в первую очередь необходимо определиться с типом фундамента. Но что делать, если на своём участке вы столкнулись с так называемыми «сложными» грунтами, к которым относятся:

• Торфяники;
• Заболоченные участки;
• Участки с грунтовыми водами;
• Участки подверженные силам морозного пучения;
• Затопляемые участки.

В таком случае одним из самых быстрых и надёжных способов решения проблемы является использование свайно-винтового фундамента.

Можно выделить основные плюсы свайно-винтового фундамента:

• Монтаж производится в течение одного-двух дней;
• Не требуется выравнивание рельефа участка;
• Отсутствуют масштабные земляные работы;
• Вкручивание свай ведётся при любых погодных условиях.

К основным недостаткам свайно-винтового фундамента относятся:

• Невозможность монтажа на скалистой местности и на участках с твердыми известняковыми прослойками либо каменистым грунтом;
• Фундаментные сваи невозможно установить ближе, чем на 0.5 метра к уже построенному дому, а монтаж в этом случае затруднён из-за применения специальных рычагов;
• При выборе свайного фундамента значительно осложняется строительство дома с подвалом. А цена такого фундамента для здания становится неоправданно высокой.

На основе опыта участников Forumhouse.ru мы вам расскажем:

• О конструктивных особенностях свайно-винтового фундамента;
• О том, что нужно знать для расчёта необходимого количества свай;
• О секретах монтажа свайного фундамента;
• Об основных ошибках при вкручивании свай.

Конструктивные особенности свайного фундамента

Фундамент на винтовых сваях – это группа свай ввинченных в землю и представляющих собой единой поле. При возведении домов чаще всего используются изделия диаметром ствола 108мм, длиной 2.5 метра и диаметром лопасти в 300мм. После того как свая вкручена в землю, на поверхности остается примерно 50 см от её ствола. Затем на ствол сваи приваривается оголовок. В стандартном исполнении оголовок имеет размеры 250х250мм.

Оголовок нужен для крепления на него обвязочного бруса, швеллера или ростверка на который затем монтируется строение.

Свая – это металлическая труба с заострённым концом и лопастью специальной конфигурации прикреплённой в её нижней части. Благодаря лопасти она ввинчивается в грунт, уплотняя его, пока не достигнет нужной глубины и не упрётся в надежное основание. В силу этого она может нести расчетную нагрузку сразу же после монтажа.

Сваи отличаются по длине, диаметру и своему предназначению, а именно:

• Винтовая свая Ø76 мм – используется при строительстве заборов,
• беседок и лёгких пристроек;
• Винтовая свая Ø89 мм – подходит для строительства бытовок,
• и причалов;
• Винтовая свая Ø108 мм – универсальный вариант для строительства каркасных и брусовых домов;
• Винтовая свая от Ø133 мм и выше – используется для возведения домов из оцилиндрованного бревна, пенобетонных блоков и промышленных объектов.

При выборе в первую очередь следует обратить внимание на следующие характеристики:

• Толщина металла стенки ствола. У качественной сваи толщина составляет от 4 до 4.5 мм;
• Толщина металла лопасти. Она должна составлять не менее 5 мм;
• Качество сварного шва. Недопустимы раковины и непроваренные участки;
• Защитное покрытие. Если слой краски тонкий или некачественный, то его просто сотрет о грунт при закручивании сваи.

Существуют сваи с литым наконечником. Их особенность в том, что наконечник и лопасть представляют собой единую деталь, изготовленную на литейном производстве, которую затем приваривают к стволу.

Такая свая более надежна, чем обычная сварная, так как она имеет большую толщину лопасти и имеет всего лишь один сварной шов. А также может ввинчиваться в грунт, где сохранились корни деревьев или попадаются небольшие камни.

Как рассчитать необходимое количество свай

Часто можно слышать утверждение, что сваи необходимо ввинчивать в землю с определённым шагом. И поэтому рассчитать их необходимое количество достаточно просто – надо лишь знать длину, ширину и вес строения. Но как показывает практика – это в корне неверно! Попробуем понять, сколько свай необходимо для фундамента вашего здания.

По мнению пользователей forumhouse.ru , для правильного расчета свайного поля в первую очередь необходимо исследовать несущую способность грунта под лопастью сваи. С этой целью, на участке, в нескольких контрольных точках производится пробное вкручивание. И уже на основе полученных данных, рассчитывается необходимая длина свай и их количество под конкретный проект дома.

Для расчета свайного фундамента можно воспользоваться таблицей, с помощью которой можно определить несущую способность винтовой сваи в зависимости от грунта.

Минимальная глубина завинчивания свай для Москвы и Московской области составляет 1.5 метра, что гарантирует установку свайного фундамента ниже глубины промерзания грунта. Правильно установленная винтовая свая Ø108 мм способна нести нагрузку в 5 тонн.

Особенности монтажа свайного фундамента

Вкручивание винтовых свай может производиться как механическим способом – с помощью машины оборудованной гидробуром, так и ручным методом – силами нескольких человек.

При механическом способе монтажа проще контролировать необходимое усилие вкручивания. Также данный способ позволяет более точно сцентрировать ствол. Тем самым достигается более высокая точность монтажа. Максимальное отклонение ствола вкрученной сваи от вертикальной оси не должно превышать 2-х градусов.

После того как свая ввинчена на необходимую глубину, производится отрезание её верхней части. Чтобы урез всех свай был выставлен по одному уровню, необходимо использовать лазерный нивелир.

Затем, в ствол сваи заливается бетонный раствор. Вопреки распространенному мнению бетон заливается не для усиления сваи, а для того чтобы вытеснить из нее кислород и тем самым предотвратить коррозию металла изнутри ствола. Если открытую сваю не забетонировать, то с приходом зимы она может заполниться водой и её разорвет.

На что ещё следует обратить внимание при монтаже свай

• Определить, что свая завинчена до упора или как говорят монтажники: «дала отказ», можно по сильной деформации металла проушины ствола;
• Пользователи forumhouse.ruрекомендуют при заливке бетона в ствол использовать следующую технику: недолить примерно 20 см от верхнего уровня сваи, а в оставшуюся часть засыпать сухую цементно-песчаную смесь. Это делается для того, чтобы этот материал вытянул из ствола остатки влаги;
• После приваривания оголовков производится горизонтальная обвязка свай друг с другом. Чаще всего с этой целью используется брус или металлический профиль. Если в процессе сваи выступают над поверхностью земли более чем на 1 метр, то для придания жесткости всей конструкции, к стволу производится наваривание под углом дополнительных профилей – укосин.

Свайный фундамент: возможные ошибки

• При монтаже фундамента из свай не допускается выставление единого уровня свай путём их выкручивания. Это приведёт к тому, что уплотненный грунт будет разрыхляться, и при монтаже дома свая просядет ровно на то расстояние, которое было разрыхлено из-за её выкручивания;
• Также одной из самых распространённых ошибок является то, что сваю вкручивают в готовую, заранее вырытую яму. Глубина так называемого «приямка» не должна превышать 30 см.

Посмотрите видео как производится ручной монтаж свайного фундамента.

Источник