Низкие ростверки свайных фундаментов

Свайный фундамент с низким ростверком. Условия работы, принцип расчета одиночной сваи и сваи в составе куста.

В тех случаях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, которые не могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения, возникает необходимость передачи нагрузки на более плотные слои, расположенные на глубине. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к устройству свайного фундамента.

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания.

Отдельные сваи или группы свай, объединенные поверх распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент.

Распределительные плиты или балки, объединяющие головы свай, выполняются, как правило, из железобетона и называются ростверками. Ростверк воспринимает, распределяет и передает на сваи нагрузку от расположенного выше сооружения.

Если ростверк заглублен в грунт или его подошва расположена непосредственно на поверхности грунта, то его называют низким ростверком, если подошва ростверка расположена выше поверхности грунта – этовысокий свайный ростверк (рис. 11.1). Наиболее часто применяют низкий ростверк, высокий ростверк устраивают в опорах мостов, набережных, пирсов и т.п.

Свая, находящаяся в грунте, может передавать нагрузку от сооружения либо через нижний конец (пята), либо совместно с боковой поверхностью сваи за счет трения последней об грунт.

В зависимости от этого, по характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на

б) висячие сваи (сваи трения)

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным наполнителем, глины твердой консистенции). Такие сваи практически всю нагрузку передают через нижний конец, т.к. при их малых вертикальных перемещениях не возникают условия для возникновения сил трения на ее боковой поверхности.

Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, ее несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под ее нижним концом:

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольной силы (N) свая получает перемещение (дает осадку), достаточное для возникновения сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью, так и нижним концом сваи. Несущая способность такой сваи определяется суммой сопротивления сил трения по ее боковой поверхности и грунта под острием:

По условиям изготовления сваи делятся на две группы:

· сваи, изготовляемые заранее на заводах или полигоне (предварительно изготовляемые) и затем погружаемые в грунт;

· сваи, изготовляемые на месте, в грунте.

По расположению свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов:

1) одиночные сваи применяют под легкие сооружения в качестве опор (теплицы, склады), когда несущей способности одной сваи достаточно для передачи нагрузки на грунт.

Сложность: необходимо точно забить (погрузить), отклонение от оси в плане у одиночных свай ±5 см, от вертикальной оси не более 5º.

2) группы свай (свайный куст), устраивают под колонны или отдельные опоры конструкций, передающие значительные вертикальные нагрузки (рис. 11.3а).

3) ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции. Сваи в таком фундаменте располагаются в один или несколько слоев (рис. 11.3 б).

4) сплошные свайные поля устраивают под тяжелые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане. Сваи располагаются в определенном порядке под всем сооружением (рис. 11.3 в).

В зависимости от материала предварительно изготовленные сваи подразделяются на:

· деревянные (условия эксплуатации – ниже уровня подземных вод). Простейшая деревянная свая представляет собой бревно с заостренным нижним концом. На верхний конец бревна надевают бугель (стальное кольцо), который защищает сваю от размочаливания оголовка во время забивки. На заостренном конце при погружении сваи в грунты с твердыми включениями закрепляют стальной башмак. Достоинства этого вида свай – простота изготовления и небольшой вес. Недостатки – малая несущая способность, трудность погружения в плотные грунты, опасность гниения в условиях переменной влажности. Деревянные сваи имеют ограниченное применение.

· стальные изготавливают из стандартных стальных труб d=0,2…0,8 м, используют также двутавровые балки, швеллеры и другие прокатные профили.

Если после погружения в грунт стальная трубчатая свая заполняется

бетоном, ее называют трубобетонной. Достоинство этого вида свай –

возможность наращивания сваркой по мере погружения в грунт. Недостатки – подверженность коррозии (для защиты поверхность труб покрывают битумом или эпоксидными смолами).

Стальные сваи рекомендуется применять в сложных для забивки грунтовых условиях (включения валунов, гальки и т.п.), часть их применяют в качестве ограждения котлованов.

· железобетонные сваи (получили наибольшее распространение в практике строительства). Их подразделяют:

— по форме поперечного сечения – рис 11.4 (а, б, в – типовые)

— по форме продольного сечения – рис 11.5

— по способу армирования на сваи:

1) с ненапрягаемой арматурой и с предварительно напряженной продольной арматурой

2) с поперечным армированием и без него

— по конструктивным особенностям – на сваи цельные и составные.

· комбинированные сваи – составные по длине из двух различных материалов. Чаще всего это комбинация деревянной части, которая помещается ниже уровня подземных вод, с бетонной или железобетонной частью.

Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 2740 ;

Источник

Как следует возводить свайно-ростверковый фундамент + расчет ростверка и глубины промерзания грунта

01.12.2018 3,453 Просмотров

Свайные фундаменты являются радикальным методом решения проблемы слабонесущих или обводненных грунтов.

Они опираются на глубинные твердые пласты, свободно проходя сквозь поверхностные проблемные наслоения, что делает возможным строительство на торфяниках, плывунах и прочих непригодных для создания традиционных фундаментов почвах.

Учитывая распространенность подобных участков на территории России, особенно в северных регионах, можно смело утверждать, что свайные основания имеют не меньшую важность, чем ленточные фундаменты.

Нередко их используют даже на относительно устойчивых грунтах, рассматривая возможность подъема уровня грунтовых вод и подтопления в весенний период. Наиболее распространенный тип свайных оснований, о котором пойдет речь в этой статье — свайно-ростверковый фундамент.

Рассмотрим его возможности и особенности конструкции.

Что такое свайно-ростверковый фундамент?

Свайно-ростверковый фундамент — это опорная конструкция, состоящая из системы вертикальных опор (свай), входящих в жесткий контакт с плотными слоями грунта (глинистыми, крупнообломочными или скальными), и наружного пояса обвязки, несущего стены дома и передающего нагрузку на сваи.

Все вопросы и методики строительства свайно-ростверковых оснований регулируются СНиП 2.02.03-85. Существуют разные варианты конструкции, в которых используются те или иные виды свай, размеры и материал ростверка.

Сочетания этих элементов дают возможность получить наиболее подходящую конструкцию фундамента, обладающую оптимальным набором параметров для заданных условий.

С монолитным ростверком

Свайный фундамент с монолитным ростверком представляет собой систему свай, погруженных в грунт на необходимую глубину.

На верхней части устанавливается монолитный железобетонный ростверк, который имеет со сваями общий арматурный каркас и максимально жестко связан с ними.

Внешне ростверк выглядит как некое подобие традиционной ленты, но разница между ними в том, что лента передает нагрузку на поверхность грунта, а ростверк распределяет ее по системе вертикальных опор и, через них, на плотные слои грунта.

При этом, в большинстве случаев, габариты о общие параметры у ленты и ростверка мало отличаются и обладают практически равными возможностями. Свайно-ростверковый фундамент такого типа представляет собой максимально жесткую конструкцию, способную выдерживать все внешние нагрузки.

В частности, такое основание отлично себя зарекомендовало на проблемных грунтах, расположенных на склоне. Подобна конструкция — единственная, способная выполнять свои функции в подобных условиях.

Устройство

Свайно-ростверковый фундамент состоит из вертикальных опор, установленных рядами, кустами или в виде свайного поля. Порядок расположения свай определяется материалом и габаритами постройки, ее конфигурацией и сосредоточением массивных элементов, нуждающихся в прочной и надежной опорной конструкции.

Так же от расчетных параметров будущей постройки зависит глубина погружения свай, нередко их тип и материал. Погруженные сваи обрезаются на одинаковую высоту, чтобы образовалась горизонтальная площадь.

Если использованы железобетонные сваи, обрезке подлежат только бетонные части, а арматуру оставляют для сварки с армпоясом ростверка.

Если планируется металлический или деревянный ростверк, арматуру также обрезают, а на верхушки свай устанавливают специальные конструкционные элементы — оголовки, представляющие собой род колпака с посадочной площадкой под монтаж балок обвязки.

Когда следует его возводить

Свайно-ростверковый фундамент преимущественно изготавливают из железобетона. Это выдвигает вполне определенные требования к условиям строительства в части температуры воздуха — она не должна опускаться ниже +5°.

Это обеспечивает нормальный процесс застывания бетона и позволяет получить прочную отливку с заданными качествами. Поэтому оптимальным временем для строительства является теплое время года, в идеале — с конца апреля по конец октября (в некоторых регионах этот диапазон уже и ограничен тремя летними месяцами).

Не менее важными являются погодные условия, которые способны полностью испортить условия для выполнения работ — длительные дожди могут превратить строительную площадку в сплошное болото, что исключает всякую возможность строительства.

Эти особенности необходимо учитывать при планировании и определении сроков выполнения работ.

Плюсы и минусы

Достоинствами свайно-ростверкового фундамента являются:

• Возможность строиться на проблемных, обводненных или слабонесущих грунтах.
• Высокая несущая способность, прочность.
• Относительная простота конструкции, возможность самостоятельного выполнения работ.
• Многовариантность, позволяющая менять при необходимости те или иные элементы.
• Небольшие объемы земляных работ.
• Способность прочно устанавливаться на уклонах, плывунах, складках.
• Устойчивость к внешним воздействиям, переносимость морозного пучения или подвижек почвы.
• Экономичность, небольшой расход материалов. Некоторые виды свай могут быть изготовлены прямо на площадке, что снижает объемы транспортных перевозок и использования спецтехники.

Существуют и заметные минусы:

• Нет возможности создания подвала или полноценного цокольного этажа.
• Существует необходимость тщательного обследования участка с бурением пробных скважин или погружение свай.
• Необходимо строго придерживаться технологических требований и следить за качеством материалов.

Существуют разные варианты конструкции свайно-ростверковых оснований, различающихся по соответствующим признакам:

• Материал ростверка. Бывают деревянные, металлические и железобетонные конструкции. Выбор обычно бывает обусловлен весом и размерами постройки, особенностями климата и прочими внешними причинами.
• Высота конструкции. Различают погруженные в грунт и расположенные на дневной поверхности виды. С точки зрения долговечности и сохранности материалов предпочтительнее внешние конструкции, не имеющие контакта с грунтовой влагой. Погруженные в грунт — только железобетонные варианты, древесина и металл в таких условиях подолгу не служат.

Практика показывает, что погружение бетонной ленты в грунт нецелесообразно. При этом, открытый ростверк образует воздушный холодный зазор под перекрытием первого этажа, что затрудняет подвод коммуникаций и требует устройства специальных гидроизолированных траншей.

Это увеличивает трудозатраты и повышает расход материалов.

Типы свай

Существуют разные конструкции свай:

• Сваи-стойки. Вертикальные опоры, находящиеся в плотном контакте с твердыми слоями грунта. Обеспечивают максимальную устойчивость и несущую способность.
• Висячие сваи. Удерживаются за счет силы трения между боковыми стенками и грунтом, а также за счет уплотненной грунтовой подушки под наконечником. Опоры на твердые слои не имеют. Прочность обеспечивается за счет площади контакта — чем длиннее свая, тем надежнее она установлена. Способны внезапно давать осадку из-за подземных изменений гидрогеологии.

По типу погружения существуют:

• Забивные. Погружаются в грунт с помощью специальных механизмов. Имеют максимальную несущую способность и устойчивость, но создают немалую опасность при погружении для всех построек, расположенных поблизости.
• Литьевые. Эти сваи представляют собой железобетонные отливки, изготовленные непосредственно на площадке. В пробуренную скважину устанавливают арматуру и заливают бетон, получая прочный вертикальный стержень. Удобны для самостоятельного изготовления.
• Винтовые. Специфический вид свай, погружаемых в грунт путем завинчивания (наподобие шурупа). Позволяют самостоятельную установку, не требуют предварительной подготовки или земляных работ.

Материалом для свай могут служить:

• Древесина. Традиционный материал, но сегодня деревянные сваи практически сошли со сцены, уступив место более долговечным и удобным видам.
• Металл. Кроме винтовых свай, специальных конструкций не производится. Используют массивные куски швеллера, рельса, двутавра и т.д. Недостаток металлических свай — электрохимическая коррозия, от которой их практически невозможно защитить.
• Железобетон. Из него делают забивные и набивные сваи, получая прочные и устойчивые к нагрузкам опоры. Является самым распространенным материалом, устойчивым ко всем нагрузкам и практически в 3 раза более долговечным, чем металлические сваи.

Выбор типа свай обусловлен техническими требованиями и условиями строительства. Чаще всего используются забивные или буронабивные железобетонные стержни.

Как рассчитать глубину промерзания

Глубина погружения свай всецело зависит от уровня залегания плотных слоев грунта. Расчетными методами она не определяется.

Необходимо либо пробное бурение, либо погружение эталонной скважины, способные продемонстрировать истинное положение грунтовых слоев.

По результатам пробных работ выводится глубина залегания, которую используют при расчетах.

Расчет ростверка

Расчет ростверка — ответственная и крайне сложная инженерная задача. Все, что может сделать неподготовленный человек самостоятельно — вычислить количество материалов, необходимых для создания той или иной конструкции.

Для полного расчета надо обратиться в специализированную организацию. Как минимум, можно воспользоваться онлайн-калькулятором (лучше несколькими), чтобы получить определенные данные.

Для самостоятельного подсчета количества материалов требуется определить общую длину ростверка. Если планируется деревянный или металлический пояс, эта длина и будет являться нужным количеством материала. С бетонными конструкциями несколько сложнее:

Пример расчета: допустим, имеется дом 6 : 8 с двумя внутренними несущими стенами 6 и 4 м.

Тогда общая длина ростверка:

(6 + 8) · 2 + 6 + 4 = 38 м.

Затем считаем объем. Для этого надо вычислить площадь сечения.

Если лента имеет 40 см в высоту и 30 в длину, площадь сечения составит:

0,4 · 0,3 = 0,12 м 2.

Объем бетона, необходимый для отливки:

0,12 · 38 = 4,56 м3.

Технология возведения

Порядок действий:

• Подготовка. Площадь участка освобождается от посторонних предметов и растений, производится тщательная разметка. Колышками отмечаются точки установки свай.
• Подготовка скважин. На отмеченных точках производится бурение на заранее определенную глубину. Внутрь скважин сразу закладываются гильзы из пластиковых труб или свернутого рубероида. Собирается и опускается в каждую скважину арматурный каркас.
• Заливка бетона. Полости скважин заполняют бетоном, штыкуют его, удаляя пузырьки воздуха. Залитый бетон выдерживают в течение 20 дней до набора конструкционной прочности.
• Сборка опалубки. Пока застывают скважины, производится тщательная сборка опалубки под заливку ростверка. Обычно используют обрезную доску толщиной 25-40 мм. Щиты собирают и устанавливают в нужном положении, контролируя совпадение по осям и горизонтали. Внутренняя часть застилается полиэтиленом или рубероидом.
• Арматурный пояс. Каркас собирается и устанавливается внутрь опалубки. Арматура, торчащая из скважин, сваривается со стержнями ростверка, образуя единый пояс.
• Заливка ростверка. После затвердения скважин производят заливку ростверка. Используется бетон марок М200 и выше. Заливку выполняют за один раз, без длительных перерывов. После этого раствор штыкуют, накрывают полиэтиленом или мешковиной и выдерживают 28 дней до полного застывания.

Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки. По окончании срока выдержки приступают к дальнейшим работам.

Основные ошибки при возведении

Типичными ошибками, которые часто встречаются при строительстве свайно-ростверковых оснований, являются:

• Слабое соединение свай и ростверка, снижающее устойчивость и прочность конструкции.
• Отсутствие воздушного зазора между высоким ростверком и грунтом.
• Увеличенные пролеты между сваями, вызывающие прогиб балок ростверка и появление трещин между основанием и стенами.

Все эти ошибки являются следствием недостатка опыта у строителей или неправильного расчета свайного поля, допустившего слишком большие расстояния между опорами. Все эти недочеты требуют устранения путем усиления соединений, установки дополнительных опор и создания качественного фальш-цоколя.

Работы достаточно сложные и ответственные, но совершенно необходимые, иначе срок службы дома будет значительно уменьшен.

Источник