Правила проектирования свайных фундаментов

Проектирование свайных фундаментов

Мы расскажем Вам о проектировании свайных фундаментов на железобетонных забивных сваях. Этапы проектирования опишем и расскажем подробно.

Согласно своду правил по проектированию и устройству свайных фундаментов СП 50-102-2003, свайные фундаменты проектируются с обязательным учетом

• сведений о сейсмической активности в районе строительного участка
• данных инженерно-геологической разведки грунтов
• расчетных нагрузок на фундамент
• данных об особенностях конструкции сооружения и назначения
• наличия в непосредственной близости от строительства других зданий и сооружений
• требований по экологии

Загрузить на компьютер СП Свайные фундаменты: скачать.

Что нужно учесть при проектировании

1) При проектировании предусматриваются наилучшие, с точки зрения долговечности, надежности и экономичности конструкций, решения.

2) Обязательно учитываются все местные инженерно-геологические и экологические условия, плюс опыт возведения фундаментов в аналогичных условиях.

3) Проектировочные работы проводятся в соответствии с техническим заданием и должны учитывать уровень ответственности здания (ГОСТ 27751).

4) Инженерно-геологические изыскания могут проводить только организации с соответствующими лицензиями и с учетом возможного влияния строительства на соседние здания.

5) Также предусматривается контроль и учет всех натурных изменений (деформации оснований и фундаментов) на весь период проведения работ.

6) Все применяемые в строительстве строительные материалы, конструкции, изделия и грунты должны соответствовать требованиям проекта, действующим стандартам, а также техническим условиям. Замена их может быть произведена только по согласованию с проектной организацией и непосредственным заказчиком.

7) Если устройство свайных фундаментов производится в условиях агрессивной внешней среды, учитываются требования СНиП 2.03.11.

Исходные данные

Проектирование фундаментов свайного типа выполняется на основании положений СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений» от 30.11.2011 года.

Согласно данным нормативным документам проектировочные расчеты должны выполнятся на основании следующих исходных данных.

Информация о геологических и гидрогеологических свойствах грунтов на строительной площадке;

Данную информацию получают в результате проведения геодезических исследований, которые предполагают бурение пробной скважины в месте обустройства свайного фундамента и последующее изучение характеристик грунта.

Глубина пробной скважины может варьироваться в зависимости от типа грунта (в слабой и неустойчивой почве скважина бурится до достижения нижних плотных слоев грунта). Если возводимое здание будет иметь большую площадь производится бурение нескольких скважин в крайних точках свайного поля.

Рис. 1.1: Исследования грунта на участке, отведенном под строительство свайного фундамента

По завершению бурения определяется уровень расположения грунтовых вод и выполняется передача образца почвы в лабораторию для определения химического состава грунтовой влаги.

На основании нормативных данных определяется глубина промерзания почвы в холодное время года.

Данные о механических и физических характеристиках почвы;

Информация о механических характеристиках грунта собирается прямо в полевых условиях с помощью специального оборудования. Определяются следующие характеристики грунта:

• Модуль деформации;
• Удельное сцепление;
• Угол внутреннего трения.

Далее выполняется забор образцов почвы на анализ и их передача на исследования в строительную лабораторию, где определяется:

• Плотность;
• Влажность;
• Удельный вес;
• Пористость грунта.

Рис. 1.2: Анализ характеристик грунта в строительной лаборатории

Чтобы получить данную информацию необходимо потратить достаточно большое количество времени и финансовых средств, однако она крайне необходима, поскольку итоговая несущая способность свайного фундамента непосредственно зависит от характеристик грунта, которые обязательно нужно учитывать при проектировании.

Данные о возводимой постройке;

Следующим этапом подготовки к проектированию является сбор данных о характеристиках возводимого здания, к которым относится:

• Количество этажей;
• Материалы, используемые для строительства стен, кровли и перекрытий;
• Расположение внутренних стен здания;
• Класс ответственности постройки;

На основании этой информации выполняется расчет массы возводимого строения.

Рис. 1.3: Нормативный вес стен и перекрытий из разных материалов

Данные о нагрузках, оказываемых на свайных фундамент;

Все внешние нагрузки, которые испытывает свайный фундамент, делятся на две основные группы — постоянные и периодические.

К постоянным нагрузкам относится вес самого здания и воздействие массива грунта, тогда как периодические нагрузки классифицируются на три вида:

• Длительной продолжительности — вес мебели/производственного оборудования, людей;
• Кратковременной продолжительности — снеговые и ветровые нагрузки;
• Нагрузки особого типа — сейсмические нагрузки и воздействия на фундамент здания потенциально возможной взрывной волны.

Порядок проектирования свайных фундаментов

Проектирование свайных фундаментов согласно требованиям СНиП № 2.02.3.87 должно выполняться в следующей последовательности:

• Производится анализ и оценка информации о геологических условиях на строительной площадке, исходя из которых определяется несущие характеристики почвы и глубина, на которую должны быть погружены свайные опоры.

Несущие свойства грунта — это величина внешней нагрузки, которую способна выдержать определенная площадь почвы (см2 / м2). На несущие свойства почвы непосредственно влияет ее уплотненность и степень насыщения грунта влагой.

Нормативные показатели несущих характеристик разных типов почвы можно увидеть на рисунке 1.4

Рис. 1.4: Нормативная несущая способность разных видов грунтов

Несущие свойства грунта, в большинстве случаев, на порядок меньше несущей способности самой свайной конструкции. Виду этого, определение фактических несущих свойств свайного фундамента на конкретном типе грунта требует сопоставления данных показателей (в расчет берется наименьшее значение несущей способности).

• Определяется вид (буронабивные, винтовые либо забивные ЖБ конструкции) и типоразмерных свай, которые необходимо использовать для создания фундамента;
• Проводится расчет фактических несущих свойств сваи в конкретных геодезических условиях;

После теоретических расчетов несущих свойств свайного основания (где учитываются несущие характеристики почвы и вес постоянных и временных нагрузок, оказываемых на фундамент здания) выполняется проверка полученных результатов практическими исследованиями. Для этого применяются технологии динамической нагрузки либо статического зондирования, которые реализуются непосредственно на строительной площадке в процессе пробного погружения сваи.

Рис. 1.5: Статическое зондирование сваи

• Выполняется расчет требуемого количества свай;

Количество опорных свай варьируется в зависимости от массы возводимого здания и несущей способности почвы. Свайные опоры должны обязательно размещаться по углам здания, в местах пересечения внутренних стен и быть равномерно распределены по контуру наружных стен постройки с шагом 1,5-2 метра.

• Выполняется сопоставление фактического давления на одну сваю с их нормативными несущими характеристиками;
• Создается чертеж расположения свайных опор в фундаменте;

Рис. 1.6: Виды расположения свай в фундаменте

Особенности проектирования фундаментов на железобетонных забивных сваях

При проектировании фундамента на основе железобетонных свай крайне важно правильно рассчитать несущие свойства фундамента по типу грунта, где помимо нормативных характеристик забивных свай необходимо учитывать сопротивление слоев грунта под их опорными подошвами и сопротивление, прилагаемое к вертикальным стенкам свай.

Рис. 1.7: Схема распределения нагрузок оказываемых на забивную ЖБ сваю

Расчет выполняется с использованием формулы: FD = Ycr * (Fdf + Fdr), в которой:

1. Ycr — коэффициент общих условий работы почвы (как правило, равен единице);

2. Fdf — сопротивление слоев грунта под нижней частью свайного столба, рассчитываемое по формуле: Fdf = Ycr * R * A, где:

• Ycr — коэфф. работы свайной опоры в почве;
• R — сопротивление почвы под опорной поверхностью железобетонной сваи;
• А — площадь (см2) опорной поверхности.

3. Fdr -сопротивление почвы к боковым стенкам столба сваи, рассчитываемое по формуле: Fdr = u * Ycr * Fi * Hi, где:

• Fi — сопротивление отдельных слоев грунта боковым стенкам свайного столба;
• Hi — общая толщина слоев грунта соприкасающихся с боковой поверхностью сваи.

Рис. 1.8: Схема фундамента с ростверком из забивных ЖБ свай

Обязательное при проектировании

Обязательным элементом проектирования является положения о срезке плодородного слоя грунта и дальнейшего его использования для рекультивации малопродуктивных сельскохозяйственных земель или для работ по озеленению района строительства.

Также проектом предусматриваются необходимые меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций в районах, где возможно выделение почвенных газов.

Важно! Пример проекта коттеджа с подвалом смотрите по ссылке.

Заказ проектирования фундаментов

Оставьте заявку на исследование грунта под забивку свай, проектирование свайного фундамента под забивку железобетонных свай.

Источник

Правила проектирования свайных фундаментов

Порядок создания проекта

Последовательность инженерных расчетов в ходе планирования силовой конструкции:

1. Оценка гидрогеологического состояния участка, в том числе определение несущей способности почвы. На основе полученных данных выбирают тип сваи, удовлетворяющий заданным условиям, между винтовыми, забивными, буронабивными и комбинированными изделиями.
2. Сбор действующих нагрузок на фундамент (длительных, кратковременных, особых).
3. Определение глубины заложения фундамента с учетом уровня промерзания почвы.
4. Выбор оптимальной длины конструктивных элементов.
5. Вычисление несущей способности одной свай по отношению к расчетному сопротивлению почвы.
6. После предварительных расчетов проводят пробное испытание по технологии динамической нагрузки или методом статистического зондирования. Испытание проводится непосредственно на строительной площадке с пробным погружением сваи.
7. Определение потребности в сваях (расчет их количества). Сопоставляют фактическое давление на фундамент с грузоподъемностью одной опоры. После этого выбирают схему свайного поля, учитывая регламентированное значения шага по СП 24.13330.2011.
8. Определение степени использования несущей способности фундамента.
9. Расчет конечной осадки свайной конструкции.
10. Оформление проекта.

Особенности разработки плана для основания на железобетонных забивных сваях

При проектировании фундамента с использованием железобетонных силовых элементов в ходе расчета грузоподъемности одной сваи учитывают не только сопротивление почвы под опорной площадью основания, но и давление к вертикальным стенкам опоры со стороны грунта.

Формула для определения несущей способности ж/б опоры:

• Y_cr — коэффициент общих условий работы почвы;
• F_df – сопротивление слоев почвы под опорной площадью сваи;
• F_dr – сопротивление грунта к боковым стенками опоры.

1. R – расчетное сопротивление грунта на участке,
2. А – площадь опорной поверхности.

• U — периметр сечения опорного столба;
• F_i – сопротивление отельных слоев почвы к боковой поверхности сваи;
• H_i — толщина слоев почвы, которые взаимодействуют со стенкам опоры.

Требования санитарного контроля

Правилами СНиП контролируется необходимый этап срезки экологически чистого плодородного слоя перед разметкой свайного поля. В дальнейшем почва используется для рекультивации сельскохозяйственных земель и озеленения района.

Допускается не снимать плодородные слои, если:

• его высота менее 10 см;
• на заторфованных и заболоченных участках;
• почва с низким плодородием.

В соответствии с требованиями санитарного контроля на участках, где по данным экологических исследований имеются выделения из почвы газа радона, торина или метана, необходимо реализовать мероприятия:

• по снижению концентрации газов;
• для изоляции соприкосновения конструкций с грунтом.

Что нужно учесть при конструировании?

Согласно правилам, свайные фундаменты должны проектировать на основе:

• результатов инженерно-геологических изысканий;
• сведений о сейсмичности района;
• действующих нагрузках на основание;
• конструктивных и технологических особенностей сооружения;
• экологических требований;
• технико-экономических соображений;
• уровня ответственности сооружения (по ГОСТ 27751).

Инженерно-геологические исследования участка должны проводить только лицензированные компании. При этом должно учитываться возможное влияние постройки на расположенные рядом дома и сооружения.

Все применяемые при строительстве материалы и оборудование должны соответствовать требованиям проекта, техническим условиям и действующим стандартам.

Расчеты ведут по двум предельным состояниям:

• по несущей способности – анализ факторов, которые приводят к потерям устойчивости, формы, положения и другим состояниям, в результате чего фундамент становится полностью непригодным к эксплуатации;
• по деформациям – анализ условий, которые затрудняют нормальную эксплуатацию объекта и снижают его долговечность (осадки, подъемы, прогибы, трещины, колебания и т.д.).

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:

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.
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.
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.

Руководство и пособия по регулированию

Общий свод правил по проектированию и строительству свайного фундамента отражен в нормативных документах СП 50-101-2004 и СП 50-102-2003 — актуализированных версиях СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и СНиП 3.02.01-87. Руководства регламентируют формулы расчета и технологические этапы монтажа различных типов свай в разных гидрогеологических условиях.

Параллельно СП 11-105-97, СП 11-104-97, СП 11-102-97 и ГОСТ 5686-94 описывают требования к инженерно-геологическим, геодезическим и экологическим исследованиям для строительства. Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде, следует проектировать согласно правилам ГОСТ 27751. Чтобы грамотно оценить климатические условия, конструктор должен руководствоваться СНиП 23-01-99 и СНиП 23-01.

Требования к железобетонным сваям с различными конструктивными особенностями изложены в ГОСТ 19804-91, №19804.2-79, №19804.3-80*, №9804.4-78, №19804.5-83 и №19804.6-83.

Согласно СП 50-102-2003

п. 15.2.24 Погружение винтовых и бурозавинчиваемых свай рекомендуется производить с помощью буровых установок типа СО-2, СО-1200 или специальных установок, развивающих крутящий момент не менее 32000 Н·м.

В процессе погружения свай через каждые 0,5 м должны фиксироваться и заноситься в журнал продолжительность погружения сваи и значения крутящего момента.

15.2.25 В целях минимального нарушения структуры грунта при погружении винтовых и бурозавинчиваемых свай и сокращения времени погружения значение осевой пригрузки должно приниматься в зависимости от плотности проходимого грунта. Осевую пригрузку корректируют таким образом, чтобы коэффициент погружения сваи k_п, вычисляемый как отношение теоретического числа оборотов сваи на 0,5 м ее погружения n_т к фактическому числу оборотов n, определяемому путем умножения скорости вращения выходного вала установки для погружения на продолжительность погружения сваи на 0,5 м, был возможно ближе к 1.

Примечание — Теоретическое число оборотов сваи на 0,5 м ее погружения n_т определяют путем деления Δl =0.5 м на шаг спирали (винтовой лопасти).

15.2.26 При соответствующем обосновании расчетом и согласовании с проектной организацией допускается изменение расположения винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником в процессе производства работ (извлечение свай при встрече с местными скоплениями галечника, крупными валунами и т.п. и повторное погружение свай).

В подобных случаях (наличие включений) допускается применение лидерных скважин диаметром, не менее чем на 0.1d меньшим диаметра ствола сваи d , и расположением их забоя не менее чем на 1 м выше отметки расположения нижних концов свай.

15.5.9 В состав показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником, входят те же показатели, что и при устройстве фундаментных конструкций из забивных, вибропогружаемых и вдавливаемых свай. Показатели и допустимые отклонения для них должны приниматься по 15.5.7.

15.5.7 В состав основных показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из забивных, вибропогружаемых, вдавливаемых и завинчиваемых свай, входят их положение в плане, отметки голов и вертикальность оси свай.

Предельные отклонения фактического положения свай в плане от проектного при:

• однорядном расположении свай поперек оси свайного ряда составляют ±0,2d ( d — диаметр или сторона сечения свай), а вдоль оси ряда ±0,3d;
• для кустов и лент с расположением в два и три ряда ±0,2d — для крайних свай поперек оси свайного ряда и ±0,3d — для остальных свай и крайних свай вдоль оси свайного ряда;
• для сплошного свайного поля ±0,2d для крайних свай и ±0,4d — для средних свай.

Предельные отклонения фактических отметок голов свай от проектных при монолитном ростверке или плите составляют ±3 см, при сборном ростверке ±1 см, а в безростверковом фундаменте со сборным оголовком ±5 см.

Предельные отклонения осей погруженных свай от вертикали составляют ±2% их длины.

Руководства по монтажу свайно-винтовых фундаментов

Приступая к установке фундамента на винтовых сваях, необходимо тщательно ознакомиться со следующими сборниками строительных нормативов:

СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Это один из последних кодексов правил в данной сфере, который позволит даже неопытному строителю без грубых ошибок установить свайно-винтовый фундамент с нуля

В своде правил особое внимание уделяется проектированию оснований такого типа: приводятся методы расчета способности свай выдерживать нагрузки как по теоретическим выкладкам, так и исходя из практического опыта, описывается расчет свайных и свайно-плитных фундаментов по видам деформаций, указываются важнейшие аспекты проектирования свайных оснований при реконструкции строений и установке свайных полей большого размера. Также подробно рассматриваются нюансы проектирования фундаментов на сваях в случае малоэтажных зданий, опор ЛЭП, в просадочных и набухающих почвах, на закарстованных и подрабатываемых территориях, в сейсмически опасных районах.Скачать СП 24.13330.2011.

СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»

Данный нормативный документ был разработан ранее СП 2011 (которое во многом и создавалось на его базе), поэтому во многом дублирует эти правила, но есть и существенные отличия. Из СП 2003 года строитель узнает много полезной информации именно об обустройстве фундамента на винтовых сваях. Свод правил описывает монтаж предварительно изготавливаемых свай: забивных и вибропогружаемых, вдавливаемых, винтовых и бурозавинчиваемых. Не обошли вниманием авторы нормативов и установку свайных изделий, которые изготавливаются непосредственно на строительной площадке: буронабивных и буроинъекционных. Здесь можно получить много ценных сведений о монтаже фундаментов на сваях при реставрации зданий и контроле качества проведенных работ.Скачать СП 50-102-2003

СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Это самый первый свод правил, касающийся фундаментов на винтовых сваях, разработанный еще в советские времена. В нем подробно описываются нюансы каждого вида свайных изделий и приводятся основные инструкции по расчету способности их столбов выдерживать нагрузки в случае свай-стоек, забивных свай висячего типа и свай-оболочек, которые устанавливаются без изъятия почвы, висячих, набивных и буронабивных свай, винтовых свай. Также имеются примеры расчета свайных фундаментов и их оснований по способности деформироваться. Из СНиП можно узнать также о нюансах конструирования свайных оснований на различных видах почв.Скачать СНиП 2.02.03-85.

СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Скачивайте тут.

СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции.

Все документы, которые Вы можете скачать на данной странице, представлены в формате PDF. Открыть их можно любым современным браузером (Firefox, Яндекс.Браузер, Google Chrome и т.д.).

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.

Источник