Комбинированный свайно плитный ксп фундамент

В статье приведен пример ручного расчета осадки комбинированного свайно-плитного фундамента (в народе именуемого КСП фундаментом) под отдельную секцию (осадочный блок) здания спортивного комплекса размером 24,25×48,5 м в плане. Расчет был выполнен по методике СП 50-102-2003 в рамках проектирования на стадии «П».

Фундамент рассматриваемой секции выполнен в виде свайного поля из 94 свай, объединенных в уровне пола первого этажа сплошной монолитной плитой толщиной 300 мм с локальными утолщениями до 1000 мм в зонах расположения свайных кустов (ростверками). Основание фундамента — буронабивные сваи диаметром 52 0мм с теряемым наконечником диаметром 660 мм длиной 17 м, выполняемые по технологии Fundex. Материал свай — бетон В25 W8 F100. Продольная арматура свай — 6Ø22 А500С, поперечная — спиральный хомут из арматуры Ø8 А240 с шагом 300 мм. Нижние концы свай располагаются на абс. отм. -11,000 в слое ИГЭ-12 (см. Рис.1).

Материал ростверка — бетон B30 W8 F150. Под ростверком выполняется подготовка из тощего бетона В7,5 толщиной 100 мм по слою утрамбованного щебня толщиной 300 мм. По поверхности грунта под щебеночную подготовку укладывается слой Дорнита. Под подошвой плитного ростверка расположены грунты ИГЭ-1 (см. Рис.1).

Исходные данные:
— Размеры плиты КСП фундамента: 24,25 x 48,5 м;
— Количество свай — n=94 шт; d = 0,52 м – диаметр сваи;
— Материал свай – тяжелый бетон В25;
— l = 17,6 м – длина или глубина погружения нижнего конца сваи;
— E_P = 30×10 3 МПа = 30×10 6 кПа – модуль упругости материала сваи (для бетона В25);
— E_SL = 39 МПа = 39 000 кПа – модуль деформации грунта на уровне низа сваи (ИГЭ-12);
— P1 = 95 т = 950 кН – средняя нагрузка на одну сваю в составе фундамента блока «А»;
— ΣP = 8 980 т = 89 800 кН – общая нагрузка на фундамент блока «А».

Рис.1. Инженерно-геологический разрез по скважине 1

Характеристики грунтов (по скв.1) сверху вниз:
— Слой 2 — Среднезаторфованные грунты: ρ=1,24 т/м 3 ; ω=1,74; е=3,503; φ=5°; E=1,5 МПа.
— Слой 3 — Пески пылеватые серые: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,26; е=0,8; φ=28°; E=9 МПа.
— Слой 5 — Супесь пылеватая: ρ=2,02 т/м 3 ; ω=0,23; е=0,641; φ=15°; E=9 МПа.
— Слой 7 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,92 т/м 3 ; ω=0,3; е=0,839; φ=9°; E=7 МПа.
— Слой 8 – Суглинок тяжелый пылеватый: ρ=1,82 т/м 3 ; ω=0,39; е=1,079; φ=5°; E=5 МПа.
— Слой 9 – Суглинок легкий пылеватый: ρ=1,91 т/м 3 ; ω=0,31; е=0,868; φ=9°; E=8 МПа.
— Слой 11 – Супесь пылеватая: ρ=2,06 т/м 3 ; ω=0,21; е=0,588; φ=20°; E=14 МПа.
— Слой 12 – Песок пылеватый плотный: ρ=2,14 т/м 3 ; ω=0,19; е=0,45; φ=36°; E=39 МПа.

Расчет осадки КСП фундамента по СП 50-102-2003

Предложенная в СП 50-102-2003 методика расчета комбинированного свайно-плитного фундамента по деформациям основана на совместном рассмотрении показателей жесткости входящих в его состав элементов (свайного поля и плитного ростверка).

1. Определим жесткость всех свай в составе КСП фундамента секции «А» (ф. 7.38 СП):
где:
K1 = P1/s1 = 950/0,0052 = 182 692 кН/м – жесткость одиночной сваи;
s1 = (P1•Is)/(ESL•d) = 950•0,11/39000•0,52 = 0,0052 м – осадка одиночной сваи (ф. 7.35 СП);
n = 94 – общее число свай в фундаменте;
Rs = 7,9 – коэффициент увеличения осадки (по Табл. 7.19 СП).
2. Определим жесткость плитного ростверка КСП фундамента (ф. 7.39 СП):
где:
Es = ΣEi•hi/Σhi – средневзвешанное значение модуля деформации грунтовой толщи на глубину, равную ширине плитного ростверка (Σhi=B=24,25 м);
Es = (1,5•3,3+9•2,5+7•4,9+5•2+8•2,3+14•1,5+39•2+9•4,5+27•1,25)/24,25 = 10,86 МПа;
A = B•L = 24,25•48,49 = 1175,88 м2 – площадь плиты;
m0 = 0,86 – коэффициент площади, зависящий от отношения L/B (см. п. 7.4.11 СП).
ν = 0,3 – коэффициент Пуассона грунта (песка).

3. Общая жесткость КСП фундамента определяется как сумма двух выше найденных значений (жесткости свай и плитного ростверка):
4. Осадка КСП фундамента составит:
где: γf = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке.

Вывод: осадка основания комбинированного свайно-плитного фундамента блока «А» составила 40 мм.

Источник

Свайно-плитный фундамент

Свайно-плитный фундамент (СПФ) — уникальное изобретение, уже повсеместно используемое в нашей стране. Такое основание стало прогрессивным открытием, предоставившим новые возможности в многоэтажном строительстве и возведении нежилых зданий. Со временем подобные конструкции стали повсеместно использоваться и в частной застройке. Закладка СПФ совмещает особенности и преимущества плит и свай. В конструкции около 85% нагрузки принимают сваи, оставшаяся распределяется на фундаментной плите. Это своевременное инновационное решение для сейсмически опасных регионов, неравномерных, неустойчивых или плохо изученных грунтов.

Особенности СПФ

Может обустраиваться как свайно-плитный, так и комбинированный свайно-ростверковый-плитный (КСП) фундамент. Стоимость и схема работы практически одинакова в обоих случаях. Отличие конструкций в том, что в первом случае плита полностью опирается на грунт. При использовании ростверка он не контактирует с почвой, плита изолируется от ростверка. Опоры-сваи могут устанавливаться на основании или по технологии «висячего монтажа». Диаметр свай при жестком монтаже может быть гораздо меньше, чем висячей — во втором случае толстые опоры получают устойчивость за счет плотного заглубления.

Применение свайно-плитного фундамента обусловлено необходимостью достигнуть высокой жесткости и надежности конструкции, сделав здание устойчивым к поступательным и крутительным нагрузкам. Сваи могут быть как забивными, так и винтовыми. Кстати, на нашем сайте есть отличная статья про свайно-винтовые фундаменты: обзор свайно-винтовых фундаментов.

Высокий свайно-плитный фундамент.

Если основание незначительно заглублено в грунт, рекомендуется перед процедурой армирования вводить все необходимые коммуникации. Если используется технология глубокого залегания плиты для обустройства подвала, коммуникации проводятся в заранее заложенные гильзы в боковых стенах.

Преимущества и недостатки свайно-плитных фундаментов

Основное преимущество технологии СПФ — возможность устанавливать самые надежные и прочные фундаменты для сооружений в сейсмоопасных зонах, для конструкций, боящихся вибрационных нагрузок. Это также наилучший вариант так называемого «отложенного решения» — когда грунты, уровень залегания подземных вод и другие характеристики недостаточно изучены. Благодаря специальной технологии не требуется значительного забора грунта, а по окончании работ остается минимальное количество мусора и отходов.

Типичный свайно-плитный фундамент.

К недостаткам следует отнести стоимость и трудоемкость. По сравнению со свайно-винтовым решением в малоэтажном строительстве такой вариант проигрывает в цене и легкости монтажа. Для установки плиты понадобится использование специальной техники. Необходимо привлечение специалистов к работе или наличие собственных значительных навыков в выполнении подобной работы.

Читайте о всех плюсах и минусах свайных фундаментов в отдельной статье:

Сфера использования СПФ

Свайно-плитный фундамент универсален в географии использования, он успешно применяется как в условиях вечной мерзлоты, так и в южных регионах. Часто это более выгодное решение по сравнению с аналогами — сборными ленточными и монолитными фундаментами.

Целесообразно обращаться к использованию СПФ в случаях:

Когда строительство ведется на сейсмоопасном участке.
На проблемных грунтах: при значительной глубине промерзания, на пучинистых грунтах, высоком уровне размещения пластов подземных вод. В этих случаях сваи нередко являются единственным надежным решением, но и они могут использоваться с оглядкой на ограничения. Для массивных сооружений с перспективой дальнейшей достройки этажей необходимо усиление свай, в частности, обвязкой плитным фундаментом.
В чувствительных к вибрационным нагрузкам строениях — например, для каркасных домов или стен из пенобетона.
При сооружении пристроек к уже имеющимся строениям.
При отсутствии точных данных обособенностях грунта, залегании подземных вод и других параметрах. Строительство — не та область, где можно допустить экспериментирование, потому надежный свайно-плитный фундамент желательно использовать всегда, когда присутствуют сомнения.

Применение СПФ при строительстве на берегу.

В перспективе использование свайно-плитных фундаментов будет расширяться, уже сейчас спрос на них растет год от года. Уникальная технология позволяет возводить строения как в мало-, так и в многоэтажном строительстве достаточно быстро и с минимальными отходами.

Монтаж свайно-плитного фундамента

Этот тип основания предполагает использование двух технологий — свайного и плитного фундамента. Подготовительный этап одинаков для всех видов — очистка территории, разметка и планировка конструкции. Требуется уплотнение почвы для установки свай. Решаются вопросы подготовки территории к прокладке коммуникаций, создается дренажная система.

Дальнейшие этапы работы:

Выемка грунта.
Установка свай.
Монтаж плиты.

Разметка фундамента и обустройство котлована

Разметка выполняется по осям свайного поля. Обноски монтируются на расстоянии 1-2 м от углов сделанного котлована. По осям натягиваются шнуры. Для оконтуривания на каждой стороне котлована используется известковый раствор.

Пример залитого СПФ

Если применяется фундамент с ростверком, выемка грунта не понадобится. При технологии глубокого залегания плиты котлован забирается на глубину 2-2.5 м, с учетом глубины промерзания грунта. Малозаглубленная плита может быть установлена на глубину 0.7-1 м, при низком наземном или подземной ростверке разработка котлована выполняется на глубину 0.5 и 0.7 м соответственно.

Во всех случаях, кроме висячего ростверка, понадобится обустройство щебневой или песочной подушки и утепленный отмосток.

Технология изготовления свайного поля

Чем больше количество опор, тем выше затраты на фундамент. Сваи должны быть под несущими стенами, по углам и в местах примыкания смежных стен. Опоры устанавливаются и под веранды и другие пристройки.

Расстояние между сваями рассчитывает отдельно в каждом конкретном случае, с учетом множества параметров. В качестве усредненного значения принимается минимальный шаг длиной в три диаметра сваи, максимальный — в шесть диаметров. Но это условные величины, нельзя недооценивать важность оптимального расчета количества свай, и лучше доверить эту часть работы профессионалам.

Установка свай после выемки грунта.

Обустройство свайного поля включает этапы:

создание отверстий на проектированную глубину;
опалубка из рубероида, полиэтиленовых или асбестоцементных труб;
армирование;
бетонирование с подвижностью П4, уплотнение смеси.

В качестве арматуры выбираются стержни диаметром 8-14 мм переменного сечения. На каждую сваю конструкции устанавливается не менее 4 стержней. Обвязывается каркас хомутами, выполненными из гладкой арматуры. Верхние плиты обвязывающих стержней диаметром 6-8 мм изгибаются перпендикулярно поверхности земли — впоследствии эти концы связываются с сеткой ростверка или плиты.

Дальнейшие этапы можно выполнять после достижения 50%-ной прочности смеси.

Монтаж плиты

Поэтапная модель установки свайно-плитного фундамента.

Плита изготавливается поэтапно:

Стяжка без арматуры слоем до 10 см. Такая подбетонка выравнивает гидроизоляцию и предохраняет её от разрывов.
Укладка гидроизоляционной пленки толщиной 0.15 см.
По периметру фундамента устанавливается щитовая опалубка с высотой больше проектной отметки на 5-7 см, что позволит удерживать бетонную смесь в процессе трамбовки.
Армирование профилем переменного сечения с максимальным квадратом ячейки стороной 30 см. Нижняя сетка арматуры укладывается на полимерную или бетонную прокладку, толщина ее составляет до 4 см. Верхняя часть такой же конфигурации укладывается на хомуты, для связки верхней и нижней сетки по торцам устанавливаются П-образные элементы.
Заливка бетоном осуществляется в едином направлении, для выравнивания используется правило. Утрамбовка выполняется вибраторами.

На нашем сайте скоро будет опубликована отдельная статья о плитных фундаментах:

Обзор плитных фундаментов.

В первую неделю после укладки и уплотнения смеси применяются мокрые песочные или опилочные компрессы, возможен полив бетона в жаркое время года. В холодное время используется теплоизолятор или пленка для укрывания.

Ростверк

При использовании свайно-ростверкового фундамента с плитой может использоваться два вида опалубки:

Несъемная из неплотного пенопласта. Такой материал не давит на ростверк, поскольку при вспучивании грунтов легко сжимается.
Съемная опалубка применяется только при надземном ростверке, который устанавливается на высоте до 1.2 м от поверхности земли. При наземном или подземном ростверке такой вариант невозможен, поскольку нормальная распалубка не получится.

При использовании несъемной опалубки процесс выполняется аналогично с бетонированием монолитной армированной плиты. Подбетонка в этом случае отсутствует, вместо неё используется пенопласт.

Если применяется съемная опалубка, для фиксации палубы используются стойки, служащие основанием для опоры прогонов и балок. Варан свайно-плитного фундамента с висячим ростверком является самым затратным и к нему прибегают крайне редко.

Стоимость закладки СПФ

Это не самое дешевое решение, но экономически и эксплуатационно оно более выгодно, чем некоторые другие традиционные технологии. Без детальных расчетов ни один специалист не возьмется называть даже приблизительную стоимость будущей конструкции. Для примерного определения стоимости учитывается марка бетона, размеры и материал свай, толщина плиты и другие исходные данные. Нужно учитывать затраты на транспортировку стройматериалов и работу специальной техники.

Дом на свайно-плитном фундаменте.

Без услуг специалистов при возведении СПФ даже в частной застройке обойтись практически невозможно, они понадобятся хотя бы на начальном (проектировочном) этапе.

Чтобы хотя бы примерно сориентироваться по стоимости, можно сложить цены на отдельные части конструкции: усредненная стоимость погонного метра плитного фундамента составляет до 5 тыс. рублей, свайного 3.5-4 тыс. руб (цены указаны на момент публикации – 2017 год).

Подробнее о правильной установке и монтаже свайных фундаментов читайте в отдельной статье: Установка и монтаж свайных фундаментов.

Нюансы обустройства свайно-плитного фундамента

Для обустройства надежного, качественного и удобного в эксплуатации свайно-плитного фундамента, нужно учитывать некоторые нюансы:

Уложенная плита становится полом нижнего этажа дома, потому рекомендуется дополнительная гидроизоляционная подушка — ровный уплотненный слой глины между землей и песочно-щебневой подушкой. На песок и щебень укладывают пеноплекс. Благодаря таким мерам снижаются теплопотери и в дальнейшем обеспечивается экономия на обогреве при эксплуатации здания.
Наполнитель в бетонной смеси должен быть мелких или средних фракций, иначе будет затруднительным качественное уплотнение при невысоком каркасе.
Заливка смеси осуществляется сразу, нельзя выполнять эту процедуру, растянув на несколько дней. В противном случае образуются швы, которые негативно влияют на прочность конструкции.
Не рекомендуется использовать обогреватели для скорейшего затвердевания бетона во избежание неоднородности плиты и снижения расчетной прочности.

Можно использовать специальный материал для гидроизоляции.

Свайно-плитный фундамент — достаточно дорогостоящее «удовольствие», но в некоторых случаях только такое решение обеспечит самую высокую прочность и надежность зданию. Этот вариант, в первую очередь, рассчитан на многоэтажное строительство и использование в сейсмоопасных районах и на самых нестабильных или мало изученных грунтах. Уникальное совмещение ранее применявшихся только по отдельности технологий раскрывает более широкие возможности в строительстве, в дальнейшем такой вид основания будет развиваться.

Источник