Высота фундамента ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент: обзор

Виды свайных фундаментов с ростверком

Ввиду многообразия технологий строительства, используемых материалов для свайно-ростверковых фундаментов существует специальная терминология:

• основание – воспринимающий вертикальную нагрузку пласт, залегающий ниже отметки промерзания;
• свая – вертикальная конструкция, изготовленная в почве или погруженная в нее;
• поле свайное – группа свай для одного сооружения, здания;
• ростверк – монолитная либо балочная конструкция по оголовкам свай (плита, решетка, рама или балка);
• низкий ростверк – заглублен в почву или расположен на уровне нулевой отметки;
• высокий (висячий) ростверк – поднят над уровнем грунта;
• несущая способность сваи – сумма сопротивлений грунта на боковых поверхностях и под ее нижним концом.

Схема буронабивного фундамента

По материалу буронабивные сваи классифицируются следующим образом:

• композитные – железобетон внутри стальной или полимерной несъемной опалубки (труба большого диаметра);
• бутобетонные – в нижней части сваи в бетон утоплены камни (максимальный размер 15 см, прочность не ниже расчетной марки бетона), верхняя часть (0,5 – 0,7 м) залита чистым бетоном, армирование обычно по всей длине (кроме забутовки);
• железобетонные – свая залита полностью из бетона с арматурой по всей длине (обычно не напряженная);
• бетонные – арматура лишь в верхней части для обвязки с ростверком.

Ствол сваи может изготавливаться несколькими способами даже при использовании одних и тех же материалов. Например, если бетоном наполняется отверстие в земле с помещенным внутрь арматурным каркасом, свая будет безоболочечной.

Схема сваи с расширением — ТИСЭ.

Если свая достигает несущего пласта, заливается в полимерную или металлическую трубу, которая не несет нагрузок и остается в скважине на весь период эксплуатации (несъемная), выполняя роль гидроизоляции, получается свая с оболочкой.

Если временная опалубка снимается после заливки, свая называется во временной оболочке, метод – вертикально перемещаемая труба ВПТ. Если опалубка остается внутри скважины и выполняет несущие функции, свая именуется трубобетонной.

Для повышения несущей способности подошва сваи может уширяться монолитным основанием. Подошву разбуривают специальным инструментом, взрывом либо бетонными свайками. В общем ростверке оголовок буронабивной сваи может иметь скользящее сопряжение или жесткую заделку в монолит.

Если при геологической разведке участка выявлено залегание несущего пласта глубже 3 м, буронабивные сваи-стойки обойдутся индивидуальному застройщику дороже винтового фундамента СВФ либо плавающей плиты. В этом случае эффективнее висячие сваи, несущая способность которых зависит от плотности и пористости грунта. Если сил трения на боковых поверхностях недостаточно, следует рассмотреть другие варианты фундамента.

В отличие от ленточного фундамента, глубина заложения ростверка никак не зависит от характеристик грунтов:

• лента опирается на землю подошвой, присутствуют боковые сдвигающие нагрузки от сил пучения;
• ростверк на грунт не опирается, создается исключительно для обвязки свай, распределения нагрузок, опирания стеновых материалов (особенно актуально для пеноблоков, кирпича).

После заливки монолитного ростверка между грунтом и его подошвой создается воздушная прослойка для компенсации сил пучения. В низких ростверках она защищается по бокам листовыми материалами во избежание осыпания земли, заполнения этого пространства пучинистым грунтом.

С учетом вышесказанного, монолитный ростверк по оголовкам буронабивных свай эффективен в случаях:

• легкие постройки – экономия бюджета 30 – 50% в сравнении с плитой, ленточным фундаментом для срубов, фахверковых, каркасных, панельных (СИП технология), щитовых коттеджей;
• сложный рельеф – склоны с перепадом высот больше 1,5 м в пятне застройки;
• высокий УГВ – сваи можно залить в оболочку при незначительном подъеме воды или путем временного откачивания ее из скважины;
• болото, прибрежная зона – земляные работы для других типов фундаментов невозможны.

Экономически эффективны в индивидуальном строительстве сваи лишь при глубине до 3 – 5 м, что обычно достаточно для легких конструкций. При нормальной геологии на ровных участках сваи сокращают бюджет строительства кирпичных, бетонных зданий вдвое. Лишь в этом случае фундамент соответствует требованиям СП 24.1333, регламентирующим проектирование свайных фундаментов.

Расчет свайно-ростверкового фундамента

Расчет комбинированного основания с железобетонным ростверком состоит из двух частей:

Расчет свайного поля

Структура и принцип расчета зависит от типа используемых опор. Для винтовых опор при расчете определяется их диаметр, размер лопастей, глубина заложения, расстояние между сваями. Рассчитывая буронабивные опоры необходимо определить глубину, диаметр и шаг, а также произвести дополнительный расчет армирования.

Расчет железобетонного монолитного ростверка

Цель расчета монолитного ростверка свайного фундамента заключается в вычислении продавливания конструкции, ее возможности противостоять изгибающим нагрузкам и определении прочности сечения при воздействии поперечных сил. Процесс расчета подробно описан в СНиП 3.03.01-87, СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и ГОСТ Р 52086-2003. В сфере частного домостроения производить эти сложные расчеты не целесообразно. Достаточно определить основные размеры обвязки для свайного фундамента:

Глубина заложения ростверка

Глубина заложения напрямую зависит от того, какой тип фундамента был выбран. Напомним, что относительно уровня земли свайно-ростверковый фундамент может быть висячим, повышенным, мелко- и глубоко заглубленным. Свайная часть комбинированного свайно-ростверкового фундамента закладывается как минимум на глубину промерзания почв. Оптимальная глубина заложения ростверка — 10-30 см ниже нулевого уровня. Чем тяжелее масса дома, тем больше должен заглубляться ростверк.

Если ростверк недостаточно заглублен, то фундамент может дать усадку, которая приведет к исчезновению воздушной прослойки между грунтом и монолитной лентой.

Ширина ростверка свайного фундамента

Ширина обвязочной монолитной ленты определяется по формуле:

где: В — ширина ленты;
М — масса дома (материалы + нагрузки);
L — длина ростверка;
R – коэффициент несущей способности грунта, определяемый по таблицам в СНиП.

Высота ростверка свайного фундамента

Высота зависит от типа стройматериала, из которого будет возводиться дом. Под газобетон достаточно высоты 40 см, для силикатных блоков — 50 см, более тяжелых материалов — 60 см. Относительно ширины высота ростверка должна составлять 90-110%.

Если ростверк будет одновременно являться цоколем дома, то следует сделать его повыше — 50-60 см. Это необходимо для устройства продухов, которые располагаются на высоте 30-40 см от нулевой отметки.

Пример расчета ростверка для свайного фундамента: строится дом из газобетона с длиной несущих стен 100 м на плотных песках с использованием винтовых опор диаметром 108 мм. Масса дома составляет 55 т. Заглубление ростверка, учитывая массу строения, принимаем 0,2 м. Рассчитываем ширину: В = 55 т/100 м * 75. Ширина составляет 41 см (по другому расчету 10,8 см + 30 см = 40,8 см). Высота ростверка будет составлять 40 см, из которых 20 см будет заглублено под землю.

Расчет

Процесс установки любого фундамента базируется на четких и сухих цифрах. Как бы ни хотелось думать иначе, но малейшая ошибка в установке фундамента – и вы можете обеспечить себя и свое строение постоянными ремонтами с земляными работами и множеством финансовых затрат. Избежать этого просто – всего лишь стоит учитывать как можно более широкий спектр факторов, способных повлиять на надежность вашего фундамента. Это, конечно, касается и фундамента на буронабивных сваях.

Приведем полный список параметров, которые, так или иначе, оказывают влияние на безопасность установки буронабивного фундамента:

• площадь и длина фундамента/ростверка, а также его высота, площадь боковой поверхности и подошвы – так вы сможете рассчитать среднее давление от здания на отдельную часть фундамента и сваю (не забывайте учесть параметры внутренних перегородок);
• средние затраты бетона или бутовых элементов – это позволит высчитать возможности жесткости и прочности отдельной сваи – здесь стоит учитывать присутствие или отсутствие осадных труб, опалубки, гидроизолирующих элементов (не забывайте, что начальные планируемые затраты бетона почти в 100% случае чуть ниже объема, затрачиваемого в итоге);

• нагрузка и давление на отдельную сваю, и нагрузка на породу от веса здания и фундамента;
• требования и рекомендации к армированному каркасу должны быть соблюдены – это диаметр от 1 см, количество, длина и вес арматурных стержней, диаметр и шаг хомутов крепления по СНиП для вашего строения;
• характеристики опалубки (в зависимости от используемого вами материала для опалубки эти значения по ГОСТу сильно варьируются);
• кроме всего этого, учитывайте внешние климатические условия, которые уже были упомянуты выше.

Часто случается, что к воздвигаемым частными застройщиками зданиям не могут быть применены некоторые из видов расчетов, это может быть оправдано такими факторами, как установка дополнительных конструкций и элементов на территории (к которым до строительства не могут быть применены точные расчетные операции), применение индивидуального вида фундамента (иностранные, малопопулярные или не так широко известные типы фундамента) и некоторые другие. Это распространенная ситуация на сегодняшний день, так как возрастает число индивидуальных проектов, становится все больше смелых дизайнерских решений в постройке зданий. В таком случае застройщик должен воспользоваться нормами, правилами и таблицами с данными в СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.03.01-87, СНиП 52-01-2003 и ГОСТ Р 52086-2003. Изучение этих документов позволит вам определить оптимальное количество свайных элементов, вычислить глубину укладки свай, нагрузку на почву и фундамент именно на вашей территории, и наверняка будет полезным для начинающих строителей.

Процесс расчета буронабивного фундамента прост. Для начала нужно рассчитать вес всех конструкций фундамента, учесть примерный вес мебели, людей, стеновых преграждений, лестниц, надстроек, нагрузки от снега или дождя. Следующим этапом будет определение несущей способности отдельной сваи, она будет зависеть от таких параметров, как диаметр и длина сваи, характеристики арматурного каркаса, нагрузок грунтовых пород и их свойства. Вы можете вычислить несущую способность свай исходя из данных, полученных путем штамповых испытаний

После расчетных мер строителем проводятся корректировочные работы, которые включают оптимизацию количества свай (если количество нечетное, оно, как правило, округляется до четного числа) и проверку всей конструкции на наличие повреждений и трещин. Количество свай, как и расстояние между ними, определяется весом постройки и диаметром самих свай. При размещении свай учитывайте, что их установка по углам и местам сопряжения стен у здания обязательна. В противном случае нагрузка и давление на определенные участки фундамента могут быть приближенными к критическому значению.

Преимущества и недостатки основания на сваях

Целесообразнее всего сооружать подобное основание на проблемных почвах. К ним можно отнести:

Строительство железобетонной конструкции на данных почвах обойдется недёшево. Фундамент на сваях способен обеспечить в подобных условиях достойные параметры прочности и недорогую стоимость.

Основные преимущества основания на сваях:

1. Период службы может достигать 140 лет. Связано это с тем, что каждая свая изготавливается из высоколегированного металла и обрабатывается специальными составами для защиты.
2. Стоимость постройки конструкции может быть дешевле сооружения железобетонного основания более чем на 30% при условии того, что на территории залегают рыхлые и неустойчивые почвы.
3. Монтаж опор можно выполнять в любое время года.
4. Возможность выполнения монтажа в минимальный срок.
5. Нет необходимости в использовании крупногабаритной техники. Сваи можно устанавливать вручную.
6. Отличный вариант изготовления зданий на болотах, рыхлом или неустойчивом грунте.
7. Безопасность и большой период службы.
8. Не нужно производить подготовительные работы, которые заключаются в выкапывании траншей.
9. Оптимальный вариант для устройства частного дома при больших перепадах высот на территории.

Несмотря на множество существенных достоинств, у основания на сваях есть и недостатки:

1. Нет возможности соорудить подвал.
2. Большие затраты труда на утепление свободного пространства под напольным основанием и отделку цоколя.
3. Водопроводные и канализационные трубы понадобится заглублять и утеплять, так как в связи с отсутствием подвала почва может промерзать под частным домом.
4. Если на территории каменистая почва, то фундамент на сваях не подойдёт. В процессе установки лопасти могут лопнуть, в связи с чем не будет возможности смонтировать опоры на нужную глубину. В результате получится неустойчивое, мелкозаглубленное основание, которое не подойдёт для возведения на нём здания.
5. Качество материалов, которые будут использоваться. Если не обладать соответствующими знаниями, можно купить продукцию плохого качества. В таком случае основание будет недолговечным. Недостаток металла заключается в том, что он подвергается коррозии в случае взаимодействия с водой. Поэтому каждую опору нужно обязательно обрабатывать защитной смесью и изготавливать исключительно из стали высокого качества.

Особое внимание в процессе выбора свай следует обратить на места сварки. Стыки должны быть аккуратными, их нужно обязательно обрабатывать мастикой на основе битума для того, чтобы защитить их от коррозии

Столбчатый фундамент с низким ростверком

Данная схема применяется в последнее время довольно часто, но использование её связано с определённым риском. Всё дело в том, что многие застройщики совершают ошибку, пытаясь соединить в одном фундаменте сразу два — столбчатый и мелкозаглубленный (незаглубленный) ленточный. А ведь принципы работы этих двух видов фундамента абсолютно противоположны друг другу.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент выполняется в виде единой жёсткой рамы, которая под воздействием сил морозного пучения имеет возможность немного приподниматься и опускаться вместе с грунтом. Столбчатый же фундамент специально заглубляется ниже глубины промерзания, чтобы исключить его подъём в зимнее время года.

Теперь представим себе ситуацию: мы залили столбы, выкопали небольшую траншею, сделали, как положено для мелкозаглубленных фундаментов, песчаную подушку и залили ленту. Зимой приходят сильные морозы, снега выпало мало, грунт начинает промерзать и подниматься. При этом он поднимает и нашу мелкозаглубленную ленту и подушка здесь не спасает (как некоторые думают), ведь песок несжимаемый материал, он всего лишь играет роль жёсткой прокладки улучшающей несущие свойства грунта.

Поднимаясь, лента тащит за собой и столбы. Под ними появляется пустое пространство. Из-за упругости грунта это пространство не сохраняет своего диаметра всю зиму, сечение несколько уменьшается (особенно при влажном или песчаном грунте). То есть весной, когда на поверхности земля начнёт оттаивать, столбы не опустятся на первоначальную глубину. И этот процесс может повториться не один раз.

Ещё интереснее когда мелкозаглубленный фундамент делают на столбах ТИСЭ (с расширением внизу), даже не обращая внимания на то, что создатель данной технологии Яковлев в своей книге «Универсальный фундамент. Технология ТИСЭ» чёрным по белому пишет и обосновывает, почему этого делать нельзя. На пучинистых грунтах это может привести либо к излому ленты между столбами, либо к её отрыву от столбов.

И всё же сделать низкий ростверк для столбчатого фундамента возможно. Рассмотрим такую схему:

Данная конструкция подойдёт тем, кто хочет сделать в доме полы по грунту. Кроме того здесь не нужно думать над обустройством забирки, которая необходима при высоком ростверке.

Вместо песка используется простой пенопласт с минимальной плотностью ПСБ-С-15 толщиной 10 см. Он имеет определённую упругость и может при необходимости воспринять вспучивание грунта. Для уменьшения пучения делают утеплённую экструдированным пенополистиролом (ЭППС) отмостку.

Принципы выбора размеров сечения низкого ростверка, его армирования и заливки такие же, как и для высокого. Повторяться не будем.

Бетонирование ростверка свайного фундамента

Изготавливаем армопояс

После изготовления и установки опалубки для ростверка своими руками можно приступать к его изготовлению. Для этого потребуется несколько десятков метров стальной или пластиковой арматуры и несколько кубометров бетона. Из стержней вяжем армопояс, который в последующем заглублен в фундамент и обеспечит ему необходимые прочностные характеристики.

Арматуру режем на части или используем полную длину прутков, если длина ростверка превышает 12 метров (стандартная длина арматуры). Стержни должны расположиться на расстоянии не менее 10 см от опалубки двумя рядами по 2-3 штуки в каждом. Зафиксировать арматуру в нужном положении помогут короткие обрезки, приваренные или примотанные специальной вязальной проволокой вертикально и горизонтально.

Достижению максимальной прочности способствует качественное соединение арматуры на углах. Для достижения этого в местах стыка стенок ростверка профессионалы рекомендуют укладывать арматуру, согнутую под углом 90о. При отсутствии сварочного аппарата прутки надежно соединяются скрутками из стальной проволоки.

Заливка ростверка бетоном

Важный этап строительства – заливка ростверка бетонной смесью. Ее можно приобрести на ближайшем заводе в готовом виде или сделать своими руками. Для этого необходимо приобрести компоненты бетона – цемент, песок и щебень. Хорошим механическим помощником станет электрическая бетономешалка – самодельная или заводская.

При покупке бетона его доставка осуществляется автомиксерами. Не все начинающие строители знают, как залить ростверк своими руками. Если спецтехника может подъехать непосредственно к опалубке, бетон заливается непосредственно из емкости. В противном случае изготавливают лоток из обрезных досок необходимой длины и заполняют опалубку.

Изготовление бетона небольшими приспособлениями не позволяет получать большие объемы смеси. В этом случае выполняется заливка ростверка частями. Внутрь опалубки устанавливают перемычки из обрезных досок, разделяя внутренний объем на части. После заполнения ограниченного пространства за предыдущий день бетону дают застыть и продолжают работу на следующий день, предварительно удалив перемычку.

Заполнение бетоном межопалубочного пространства не заканчивает процесс изготовления бетонной ленты, так как залить ростверк своими руками это полдела. Необходимо знать сколько времени застывает бетонный фундамент и выполнить ряд работ, позволяющих ему достичь максимальной прочности. Бетон укрывают влажной мешковиной и в течение одной-двух недель не позволяют ей высыхать, периодически увлажняя. Время отверждения ростверка составляет 1,5-2 месяца.

Утепление ростверка

При строительстве жилых и общественных зданий важным является проведение работ по теплосбережению строения. В случае использования свайно-ростверкового или ленточного фундамента повысить температуру в помещениях поможет утепление бетонного основания.

Потребуется приобрести жидкую битумную мастику и плитный утеплитель – пенополистирол или пенополиуретан. Технология процесса не сложна. Предварительно вся поверхность монолитного ростверка промазывается мастикой. Ее можно наносить кистями, валиками, при невысокой вязкости – разбрызгиванием. Затем даем массе высохнуть.

Утепление фундамента пенопластом

Обработанную поверхность утепляем плитами утеплителя. Крепить их к бетону можно специальными клеевыми составами или механически. В последнем случае потребуется сверло с твердосплавными напайками и множество специальных пластиковых крепежей – грибков с большими плоскими шляпками.

Расчёт армирования ленточного ростверка

Для расчёта армирования ленточного ростверка используем приложение «Арбат» SCAD Office.

После запуска выбираем закладку «Подбор арматуры в балке», так как ленточный фундамент на сваях представляет собой не что иное, как многопролетную балку, опёртую на сваи.

В основном окне подбора арматуры в балке указываем количество пролетов между сваями и их шаг. Количество пролетов определится как длина стены, делённая на шаг свай. То есть для стены 10м при шаге свай 2м получим 5 пролётов.

Указываем жёсткое защемление слева и справа, задаем привязку центра арматурных стержней в углах, равной защитному слою 40мм плюс половина диаметра стержня. Предварительно можно задаться ориентировочно 16-28мм, тогда привязка получится в диапазоне 48-54мм. В данном примере в запас принято 55мм.

Коэффициент условий работы и другие данные можно оставить без изменений.

Далее приступаем к формированию загружений.

По правилам следует разделять постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Но расчёт можно упростить, условно приняв все нагрузки как постоянные, сформировав одно единственное загружение нажатием кнопки «Создать». Далее поочерёдно выбираем номер пролёта с первого по пятый, и каждому задаем кнопкой «добавить» полученную ранее нагрузку на ростверк.

В процессе добавления нагрузок программа в режиме реального времени будет отображать эпюры внутренних усилий – это своего рода график, отображающий типологию распределения внутренних усилий по нашей балке-ростверку.

Если всё сделано правильно, в пределах каждого пролета появится эпюра внутренних усилий.

Затем переходим к назначению класса бетона. Как его определять мы разобрали раньше.

В закладке «Бетон» указываем класс. Для ростверков класс бетона ниже, чем В15, не применяется. Чаще всего оптимальным будет класс В25.

После нажатия кнопки «Вычислить» появится закладка «Результаты».

В качестве результатов будут данные о площади поперечного сечения требуемых арматурных стержней. Строку «Площадь S1 и S2» можно развернуть, отобразив различные варианты армирования – симметричное, не симметричное, а также данные по поперечному армированию. Не симметричное армирование редко применяется в частном строительстве из-за более высокой сложности.

Расчётные значения поперечного армирования крайне важны для ленточного фундамента на сваях (ростверка)

Этот тип строительных конструкций испытывает значительные нагрузки, в результате чего для исключения появления косых трещин следует непосредственное внимание обратить на поперечное армирование, оно должно быть не меньше расчётного

Окончательный анализ результатов расчёта удобно выполнить путем нажатия кнопки «Отчёт» с последующим изучением таблицы «Результаты подбора арматуры». Отчёт формируется в формате Microsoft Word.

Для определения требуемого диаметра арматуры следует конструктивно задаться количеством каркасов. Для небольших зданий обычно принимают три. Далее значения суммарного армирования делят на количество каркасов. Полученная цифра представляет собой площадь поперечного сечения стержня по расчёту.

Через площадь поперечного сечения по таблице определяем диаметр.

Таблица соответствия площади поперечного сечения и диаметров.

В данном примере 3,549 / 3 = 1,183, что соответствует диаметру 14мм (диаметра 12мм чуть-чуть недостаточно). Аналогичным образом определяем диаметр поперечного армирования – 6мм при шаге 100мм будет достаточно.

Схема армирования ленточного фундамента на сваях во многом схожа с армированием обычного ленточного фундамента

Из отличий стоит упомянуть важность поперечного армирования, не желательность без дополнительных расчётов применять шаг такой арматуры более 200мм и целесообразность уменьшения шага до 100мм в области опоры на каждую из свай на участке по 50-100см в каждую сторону от сваи вдоль ростверка

Выбираем сваи

Всегда есть выбор: купить готовые изделия, или сделать сваи своими руками. Первый вариант, как и второй, подразумевает множество подвариантов, и качество материала играет здесь не последнюю роль. При покупке винтовых опор требуйте сертификат качества на сваи, при самостоятельном изготовлении проверяйте качество стали. Верить на слово не стоит – ваш дом будете ремонтировать вы сами, а не продавец некачественной продукции. Кроме того, чтобы обвязывать группу свай ростверком, нужно выбрать подходящую разновидность опор.

Стандартные винтовые металлические сваи имеют длину 2,5 м, так как минимальная глубина погружения в грунт ниже точки его промерзания – 1,5 м. Исходя из этих размеров, становится понятно, что для крутых участков сваи нужны большей длины, так как для обустройства ростверка и выравнивания здания по горизонтали остается всего 1 м над уровнем грунта.

Чертеж стандартной винтовой сваи

Преимущества свайных оснований с ростверком

К плюсам основания на сваях с ростверком относится повышенная прочность конструкции. Возведенный на нем дом окажется долговечным и устойчивым. Другие преимущества таких фундаментов:

• Минимум земляных работ.
• Незначительный расход материалов. Бетона потребуется меньше, чем при возведении традиционного ленточного основания.
• Возможность работать зимой. Сваи устанавливают даже при температуре -10 градусов.
• Грунт не просаживается при подтоплении или во время морозного пучения.
• Снижение теплопотерь – площадь контакта фундамента с грунтом небольшая.
• Сокращение расходов на возведение фундамента на 20%.
• Ускорение работ.

Буронабивной фундамент с ростверком занимает достойное место среди остальных видов оснований. Он представляет собой надежную конструкцию, имеющую большой запас прочности.Поскольку выносливость монолитной конструкции существенно выше, следует оборудовать ростверк как единую ленту. Такой фундамент на железобетонных сваях является надежным, простым в возведении и недорогим.

Источник