Глубина заложения свайного фундамента: на какую монтируются винтовые, забивные, буронабивные, расчет для одноэтажного дома

Утепление фундамента

Фундамент утепляется для того, чтобы нейтрализовать силы морозного пучения, так как именно при замораживании и оттайке грунт имеет свойство менять свой объём

Если уберечь от замерзания почву под домом, то и теплопотери здания будут меньше – и уж тем более это важно для цокольного этажа, стены которого могут быть совмещены с фундаментом

Монтаж утеплителя даёт возможность вынести точку росы за пределы ограждающих конструкций отапливаемого подвала, и установить постоянную температуру в неотапливаемом. Чтобы изоляция была эффективной, утеплитель должен располагаться с внешней стороны конструкций. Внутренняя теплоизоляция если и выполняется, то в качестве дополнительной меры – или вынужденной, если дом уже построен на холодном фундаменте.

Конкретное место расположения утеплителя зависит от конструктива фундамента. Сваи вообще не утепляют, так как они углубляются далеко за пределы промерзания, да и способы их устройства не предполагают установку утеплителя. В основном изолируют ростверки: под нижней гранью, если он опирается на грунт, и по вертикальной грани вместе с той частью свай, что возвышается над землёй – с заходом утеплителя под отмостку.

По тому же принципу утепляют и фундаментные ленты, хотя тут многое зависит от конкретной глубины заложения и назначения здания в целом. Под подошвой утепляют только ленты мелкого заложения, так как они всегда находятся в зоне промерзания грунта. На глубоко заложенных лентах утепление всегда производится по вертикали до границ промерзания. Если в контуре ленты нет подвальных помещений, ленту утепляют на глубину 50-60 см. В наземной части утеплитель закладывается Г-образно: под отмосткой и с заходом на цоколь с таким расчётом, чтобы бетон отмостки не касался фундамента.

Бетонную ленту можно утеплить тремя способами:

С применением несъёмной пенополистирольной опалубки.
Закладкой пенопласта внутрь съёмной опалубки. При твердении бетона фундамент сращивается с утеплителем, обеспечивая самый лучший уровень адгезии.
Приклеиванием листов утеплителя к поверхности клеем.

Благодаря третьему способу, ленту можно утеплить и в процессе эксплуатации дома. А вот плита, одновременно являющаяся и полом дома, утепляется только во время строительства. Значит, применимы только первые два способа – во всяком случае, для горизонтального утепления. Если монтируется плита с направленными вниз рёбрами жёсткости, горизонтальных слоёв получается минимум два: под всей плитой вместе с рёбрами, с вылетом на ширину отмостки, и всё остальное пространство между рёбрами. Вертикальное утепление здесь имеет незначительную площадь, так как это всего лишь торцы плиты, у которой может и не быть цоколя.

Утепление фундаментной плиты

При устройстве ровного плитного фундамента, очень удобно использовать L-образные элементы из пенополистирола, с помощью которых собираются борта несъёмной опалубки. При использовании съёмных деревянных щитов, полосы пенополистирола можно так же вложить внутрь – либо приклеить позднее. Толщина горизонтального слоя утепления составляет минимум 100 мм, оно защищает фундамент не только от промерзания и проникновения влаги, но и становится дополнительной преградой для проникновения в дом опасного для человека газа радон.

Выполнение проекта и расчеты

Грунтовые воды и глубина закладки фундаментов

Расчет фундамента

Зависимость размера оголовка от диаметра опоры

Типовой размер винтовой части свай имеет ширину и высоту, равные 25 см. Как правило, для оголовков используют высокопрочную сталь (09Г2С, 3СП5 и другие марки). При этом толщина конструктивного элемента должна составлять не меньше 4 мм. Зависимость между основными параметрами лопасти отражена в таблице:

Параметры винтовой части сваи, мм
D внутренний	D внешний	шаг гибки лопасти
57	200	3
89	250	4
108	300	5
133	350	6

Внутренний диаметр оголовка должен соответствовать размеру сечения сваи. Для различных нужд используют определенные типы оголовков, которые отличаются раскроем конуса. Для сложных грунтов используют сваи с усиленными удлиненными лопастями.

Виды ленточного фундамента по способу устройства

Почему фундамент под пеноблок должен быть надежным

Виды заглубления

6.3 Расчет буронабивных свай

6.3.1 Расчеты свайных фундаментов и их элементов выполняются в
соответствии с общими положениями СП
24.13330.2011, МГСН 2.07-01
[], МГСН 5.02-99 [].

6.3.2 При расчете буронабивных свай из
виброштампованного бетона по прочности материала расчетное сопротивление бетона
следует принимать с учетом коэффициента условий работы γ_cb= 1 и коэффициента условий работы, учитывающего влияние
способа производства работ при наличии в скважине воды и извлекаемых обсадных
труб, γ’_cb= 0,9.

6.3.3 Сваю в составе фундамента и одиночную по
несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

(1)

где N — расчетная вертикальная
нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

F_d — несущая
способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, кН,
называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

γ, γ_n,
γ_k — коэффициенты, принимаемые согласно п.
7.1.11 СП 24.13330.2011.

6.3.4 Несущую способность F_d буронабивной
сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять по формулам:

а) при объемном
виброштамповании укладываемой бетонной смеси

F_d = γ_c(γ_cRRA
+ UΣγ_cff_ih_i), (2)

где γ_с — коэффициент условий работы
сваи, γ_c = 1;

γ_cR — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи (для
песков и супесей γ_cR = 1,1; для глин и суглинков
γ_cR = 1; в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП
24.13330.2011);

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,
принимаемое, согласно п. 7.2.7 СП
24.13330.2011;

А — площадь опирания сваи, м2,
принимаемая равной:

— для буронабивных свай без уширения —
площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

— для буронабивных свай с уширением —
площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра;

U — периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ_cf — коэффициент условий работы грунта на
боковой поверхности сваи (для любого типа грунта γ_cf = 0,9);

f_i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой
поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице приложения ;

h_i — толщина i-го слоя грунта,
соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

б) при вибровтрамбовывании
щебня в грунт ниже забоя скважины или сваи-оболочки, погружаемой с выемкой
грунта

F_d = γ_c(γ_cR₁RA + UΣγ_cff_ih_i), (3)

где γ_с — коэффициент условий работы сваи, γ_с = 1;

γ_cR₁ — коэффициент условий работы, учитывающий особенности совместной
работы щебеночного «ядра» в основании сваи и окружающего уплотненного грунта,
принимаемый по таблице ;

R — расчетное сопротивление уплотненного грунта под подошвой
буронабивных свай, сооружаемых с вибровтрамбовыванием жесткого материала в
забой, кПа, принимаемое по таблице
приложения ;

А — площадь опирания сваи, м2,
принимаемая равной:

— для буронабивных свай без уширения —
площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

— для свай-оболочек, заполняемых бетоном, —
площади поперечного сечения оболочки брутто;

U — периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ_cf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности
сваи, принимаемый:

— при объемном виброштамповании укладываемой
бетонной смеси (для любого типа грунта γ_с_f = 0,9);

— в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП
24.13330.2011 в зависимости от способа образования скважины и условий
бетонирования;

f_i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое
по таблице приложения ;

h_i — толщина i-го
слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Таблица 1 — Значения коэффициента γ_cR₁

	Значение коэффициента для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L
0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
для песчаных грунтов
гравелистых	крупных	—	средней крупности	мелких	пылеватых	—
Пески средней плотности	—	—	—	0,8	1,0	1,1	—
Супеси, суглинки и глины	—	—	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2

Примечания

1 Для
промежуточных значений I_L значения коэффициента γ_cR₁ определяются интерполяцией.

2 Для гравелистых, крупных
песчаных и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L < 0,2 определение
сопротивлений производится по результатам опытных работ. Для предварительной
оценки сопротивления основания под нижним концом сваи по формуле () допускаются принимать γ_cR₁ =
0,5.

6.3.5 При определении несущей способности
буросекущихся и бурокасательных свай, воспринимающих сжимающую нагрузку в составе
конструкций типа «стена в грунте», следует учитывать уменьшение трения грунта
на боковой поверхности сваи, вызванное объединением сечений соседних свай в
ряду.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки. В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи. Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай. Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.

Готовим котлован

Основные стадии работ по подготовке грунта для установки бетонной фундаментной основы включают:

обустройство и разметку котлована, с учетом будущей толщины слоя песчано-гравийной смеси и бетона;

планировку и подчистку дна выемки;

уплотнение рыхлой почвы с использованием вибрационных плит;

Вне зависимости от типа грунта, на первом этапе работ по выполнению подготовки из тощего бетона под фундамент следует выровнять дно выемки

дополнительное увлажнение или осушение грунта в зависимости от результатов работ по уплотнению;
подсыпку песочно-щебеночной фракции толщиной 10 см, необходимой для дренажа;
трамбование массива;
нанесение гидроизоляционного слоя из пленки или полотен рубероида;
сборку опалубки высотой не более 30 см для бетонирования.

Только после этого приступают к выполнению работ по бетонированию. Таковы основные стадии, предусмотренные стандартами, из которых состоит бетонная подготовка под фундамент.

Какой лучше, сравнение вариантов, плюсы и минусы

Пример самостоятельного расчёта ширины ленточного фундамента

Глубина заложения фундамента СНИП

Требования и правила по определению глубины заложения железобетонных фундаментов приведены в нормативном справочнике СНиП № 20201-83 «Фундаменты зданий и сооружений».

В пункте 2.25 данного документа приведены формулы и таблицы, с помощью которых на практике можно рассчитать глубину заложения ЖБ фундаментов. Для этого потребуются такие исходные данные:

Тип почвы;
Ежемесячная и среднегодовая температура в регионе;
Технический проект постройки;
Глубина размещения грунтовых вод.

Рис. Глубина заложения ленточного фундамента исходя из глубины промерзания

Как и чем определить глубину заложения фундамента

Основное влияние на ГЗФ оказывает глубина промерзания почвы, так что расчеты по выявлению ГЗФ требуют предварительного определения данной величины и сопоставления полученного результата с нормативной таблицей.

Рис. 1.5Схема ленточного фундамента под дом из сруба

Для примера произведем расчет глубины заложения основания под дом из сруба, место строительства — Москва.

Рассчитываем нормативный показатель глубины промерзания почвы

Делается это по формуле:

Dfn = d0√Mt

Где d0 — коэффициент, величина которого отличается для разных видов почвы:

Глинистый и суглинистый грунт — 0,23;
Супесь, мелкий песчаный грунт — 0,28;
Средняя и крупная песчаная почва — 0,30;
Скальной грунт — 0,34;

√Mt — это квадратный корень всех минусовых месячных температур в регионе за один календарный год. Узнать среднемесячные температуры в конкретных регионах России можно в приложении 5.1 к СниП №23-01-99 «Строительная климатология».

Для Москвы среднемесячные температуры будут следующими:

На основании таблицы определяем √Mt (суммируем только минусовые температуры): √5,6+1,1+1,3+7,1+7,8 = 4,78.

Теперь мы можем рассчитать основную формулу нормативного промерзания:

Dfn = d0√Mt = 0,23*4,78 — 1,1 м.

Коэффициент 0,23 взяли для глинистой почвы и суглинка, которые преобладают в столице России.

Определяем расчетную глубину промерзания почвы под конкретным зданием

Расчетная ГПП, на основании которой будет определятся глубина заложения фундамента, высчитывается по формуле:

Df = Kh*Dfn

В которой, Dfn — уже рассчитанная нами величина нормативного промерзания, а Kh — коэффициент, который отличается для отапливаемых и неотапливаемых зданий.

Для неотапливаемых помещений, если они расположены в регионах с плюсовой среднегодовой температурой (в Москве — +5,4) он всегда равен 1.1.

Коэффициент Kh для отапливаемых помещений вы можете узнать из нижеприведенной таблицы.

Таблица 1.2Коэффициенты Kh при разных температурах внутри помещения

Теперь мы можем определить расчетную глубину промерзания почвы в Москве под разными сооружениями:

Отапливаемая постройка с неотапливаемым подвалом: Df = 1×1.1 = 1.1 м;
Отапливаемая постройка с утепленным цоколем, без подвала: Df = 0.7×1.1 = 0.8 м;
Неотапливаемая постройка, без подавала: Df = 1.1×1.1 = 1.21 м.

Определяем глубину заложения основания

Пользуясь данными таблицы соотношения уровня грунтовых вод и ГПГ мы можем определить оптимальную глубину заложения ЖБ основания, которая позволит свести к минимуму воздействующие на фундамент в холодное время года силы пучения.

Таблица 1.2Глубина заложения фундамента в разных условиях

Совет эксперта! Точную глубину грунтовых вод и показатель текучести почвы можно узнать только в результате геологических изысканий на строительном участке. Если у вас нет возможности провести такие работы, рекомендуется брать глубину фундамента с запасом — «не менее величины Df».

Глубина заложения фундамента

Для правильного расчета фундамента следует сначала изучить структуру грунта на участке, глубину промерзания грунта и уровень грунтовых вод. Учитывая все факторы можно выбрать оптимальную глубину заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента и тип грунта

Фундамент будет крепким, если основанием служит однородный грунт. Такой грунт равномерно осаживается и фундамент не перекосит и не треснет. Глубина заложения фундамента зависит также от типа грунта. Рассмотрим виды грунтов: скальный, хрящевый, песчаный и супесь, глинистый и суглинок.

Скальный грунт позволяет закладывать фундамент строения на поверхности, сняв тонкий плодородный слой почвы.

Хрящевый грунт состоит из гравия, хряща, крупных камней. Фундамент на таком грунте закладывают на глубине не менее 500 мм. Глубина заложения фундамента определяется нагрузкой строения и уровнем грунтовых вод, от глубины промерзания грунта она не зависит.

Песчаный грунт хорошо пропускает воду, поэтому вода не застаивается вблизи поверхности даже при высоком залегании грунтовых вод. Незначительное промерзание песчаного грунта и упомянутый фактор позволяют закладывать фундамент на глубину 500-700 мм. Если песчаный грунт мелкозернистый или пылевидный и грунтовые воды располагаются высоко, то такой грунт может значительно промерзать и тогда глубина заложения фундамента увеличивается до глубины промерзания грунта.

Стоит учитывать, что песчаный грунт сильно уплотняется под нагрузкой и тяжелое строение может сильно осесть, поэтому советуем делать высокий цоколь. Аналогичные рекомендации подходят и для глиняно-песчаного грунта – супеси, содержащего 3-10% глины, но рекомендуемая глубина заложения фундамента опускается до 700-1000 мм.

Фундамент на глинистом грунте закладывают чуть ниже глубины промерзания грунта

Это особенно важно при высоком уровне грунтовых вод. Глинистый грунт имеет способность сжиматься под нагрузкой и вспучиваться при замерзании, как бы выталкивая фундамент на поверхность

Чтобы при этом фундамент не треснул, советуем делать высокопрочный фундамент и отдавать предпочтение столбчатому фундаменту

Фундамент на суглинке также закладывают ниже глубины промерзания грунта. Суглинок содержит песок и не менее 10-30% глины

Чтобы при этом фундамент не треснул, советуем делать высокопрочный фундамент и отдавать предпочтение столбчатому фундаменту. Фундамент на суглинке также закладывают ниже глубины промерзания грунта. Суглинок содержит песок и не менее 10-30% глины.

Уровень грунтовых вод и глубина заложения фундамента

Положение уровня грунтовых вод влияет на глубину заложения фундамента следующим образом:

Если грунтовые воды залегают глубоко, более чем на 2000 мм ниже глубины промерзания грунта, то фундамент можно закладывать на глубину 500 мм и ниже.

Если грунтовые воды залегают не так глубоко, но ниже глубины промерзания грунта, то либо фундамент закладывают на глубину промерзания грунта, либо от глубины промерзания грунта до дна фундамента кладут гравийно-песчаную подушку (хорошо ее утрамбовывают), а фундамент закладывают на глубину 500 мм и ниже.

Если же грунтовые воды доходят до уровня промерзания грунта, то глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта не менее, чем на 100 мм.

При высоком расположении грунтовых вод фундамент закладывают ниже глубины промерзания грунта, за исключением наличия песчаного грунта и круглогодичного отапливания строения.

Оптимальная глубина заложения фундамента

Оптимальная глубина заложения фундамента выбирается следующим образом. Если грунт под домом пучинистый, то фундамент нужно закладывать ниже точки промерзания грунта, в Средней полосе России на глубине 1500 мм (глубина промерзания грунта около 1200-1400 мм). К югу и западу страны глубина промерзания грунта уменьшается, а к северу и востоку увеличивается. В каждом районе путем многолетних наблюдений специалисты установили глубину промерзания грунта, которую можно узнать в местной строительной или проектной организации. Если в доме живут всю зиму, то можно не учитывать этот фактор и закладывать фундамент выше.

Основанием фундамента должен быть плотный, хорошо слежавшийся грунт, поэтому фундамент закладывают ниже 500 мм. Слой рыхлого грунта снимается, дно выравнивается горизонтально, делается песчаная подушка высотой 150 мм, которая хорошо трамбуется.

Фундамент под внутренние капитальные стены закладывают на глубине 500 мм.

Расчет количества свай

Буронабивные сваи, несмотря на свое название, представляют собой монолитные вертикальные стержни из железобетона, которые изготавливаются непосредственно на строительном участке способом бетонирования скважин.

В качестве опалубки выступает непосредственно грунт стеновых поверхностей скважин в естественном состоянии, или усиленные глиняным шротом или обсадными трубами. Перед бетонированием скважины армируются путем погружения металлических пространственных каркасов в полость бурения. Несущая способность одной такой сваи определяется в зависимости от её геометрических характеристик, прочностных показателей использованных материалов и свойств грунта.

Буронабивные сваи

Чтобы обеспечить достаточную прочность и надежность будущих конструкций на таких грунтах, проводят ряд дополнительных довольно дорогостоящих мероприятий по усилению скважных отверстий.

Количество буронабивных свай будет зависеть от общей расчетной нагрузки здания на фундамент, а также от несущей способности отдельно взятого свайного столба. Расчет этого показателя ведется на основании данных, полученных в результате геологических и гидрогеологических изысканий, а также в соответствии с расчетными показателями прочностных характеристик по каждому из материалов, использованных при сооружении сваи. Прежде чем вести какие-либо математические вычисления, нужно определить геометрические характеристики свайной колонны.

Ростверк для свайного фундамента

В наших статьях мы неоднократно рассказывали о различных конструкциях фундаментов, о том как они устроены, для каких строений больше подходят, как самостоятельно рассчитать фундамент. Мы так же писали, что одним из наиболее экономичных основании для легких каркасных домов, для домов из газобетона или бревна является столбчатый или как часто его называют свайный фундамент.

В этой статье мы расскажем вам о том, как сделать монолитный бетонный ростверк для свайного фундамента, как правильно его армировать и утеплять.

По своей конструкции, ростверк представляет из себя бетонную, металлическую или деревянную ленту, которая крепится к верхней части столбчатого фундамента или фундамента на винтовых сваях. Основной задачей ростверка является перераспределение нагрузки от всего строения на сваи, которые в свою очередь передают ее на грунт.

Например, при возведение сруба, его нижние бревна, которые лежат на столбах, выполняют функцию ростверка. В каркасном домостроении, нижняя обвязка дома так же выполняет подобную функцию.

Деревянный или металлические типы ростверка мы рассматривать не будем, делаются они достаточно просто, а вот монолитный бетонный ростверк требует более профессионального подхода.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Определение количества опор фундамента и их конфигурации

Длину внутренних простенков прибавляют к общей величине протяженности фундамента. Впоследствии на базе этой величины будут определены интервалы между осями опор. Вычисления трудоемки, но их можно доверить компьютеру: машина точно рассчитает параметры фундамента.

Минимальное количество опор определено нормативной документацией: их необходимо обязательно установить в углах здания и в точках пересечения несущих стен.

Онлайн калькулятор позволит:

произвести расчет параметров ростверка;
определить необходимый объем бетона;
задать нагрузку, которую может выдержать одна свая;
установить диаметр, глубину залегания и количество опор для фундамента.

Пример: Определение сопротивляемости буронабивной сваи по материалу и по грунту

1) По материалу (Рмат):

Рмат = Кур*Sосн*Rм; (3)

Кур – индекс однородности грунтов (справочно равен 0,6);

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определяется расчетным путем – 3,14 * r2); Площадь основания сваи диаметром полметра равна 0,196 м2;

Rм – величина сопротивления бетона (табличная); Для бетона эта величина равна 400 кг/м2.

Подставляя значения в формулу, получаем: Рмат = 47 тонн.

2) По грунту (Ргр):

Ргр = Ког*Кур*(Rгосн*Sосн*p + Кду* Rгбок*h); (4)

Ког – индекс однородности грунта (справочно равен 0,7);

Кур – индекс условий работы (принимается за 1);

p – периметр (для трехметровой сваи с диаметром 0,5 м периметр равен 0,157 м);

Rгосн – сопротивление грунта, приведено в таблице 2; Для глины составляет 90 т/м2;

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определена ранее – 0,196 м2);

Rгрп – величина сопротивления грунта под пяткой опоры (табличная); Для твердой глины это – 90 т/м2;

Кду – дополнительный индекс условий – 0,8;

Rгбок – значение несущей способности грунтов сбоку. Определяется как средняя взвешенная для каждой точки поверхности с интервалом в 1 метр. В нашем случае равно 3,85 тонн/м2.

h – толщина первого слоя грунта, прилегающего к фундаменту. Ее расчетное значение составит 2,3м.

Подставляя цифровые величины в формулу (2), получаем сопротивление сваи по грунту – 26,5 тонн. Эта величина – меньше, чем прочность материала. Ее и берут в качестве исходной для определения количества свай.

Пример: Расчет количества опор. Алгоритм вычислений

1) Определяем весовую нагрузку на 1 м ростверка (Нпм). Для этого полную массу дома относим к общему периметру ростверка.

2) Вычисляем межосевое расстояние между опорами: находим отношение значения несущей способность сваи к нагрузке на погонный метр фундамента.

В нашем случае опора способна выдержать вес в 26 тонн. Значит, на каждый метр ростверка, при соблюдении минимального интервала размещения свай в 3 метра, может прийтись до 8,33 тонн. На практике удельное давление, оказываемое обычным одноэтажным строением на фундамент, составляет 5,5–7 тонн.

Какие разновидности бывают по способу погружения?

Сваи – силовые элементы фундамента, воспринимающие давление от конструкции и передающие его на несущий пласт, который может находиться на значительной глубине (до 30 м). Как правило, выше несущего пласта расположены нестабильные, слабые и перенасыщенные влагой слои почвы.

Эта особенность позволяет возводить дома и другие сооружения не только на твердой почве, но также на заболоченных местах и на открытой воде. Сваи могут быть погружены строго в вертикальном положении или под проектным углом.

Свайным фундамент называют группу опор, объединенных между собой ростверком – специальной конструкцией, которая удерживает основание дома и отвечает за равномерное распределение веса по всем подземным силовым элементам.

Забивные

По материалу изготовления силовые элементы делятся на типы:

железобетонные;
металлические;
деревянные.

Для строительства тяжеловесных и многоэтажных зданий используют железобетонные столбы, легковесных домов в один или два этажа – металлические и деревянные.

В большинстве случаев забивные опоры имеют квадратное сечение со стороной от 150 до 500 мм.

Длина изделий редко превышает 25 м. Нижней конца столба заострен или имеет пирамидоидальную форму, благодаря чему легче преодолевает сопротивление грунта. Удары дизель-молота забивная опора воспринимает верхней торцевой частью, усиленной оголовком. Погружение в грунт ведут до тех пор, пока нижний конец не упрется в плотную породу до предела.

Преимущества изделий:

значительная грузоподъемность;
продолжительный срок службы;
отсутствие необходимости подготавливать скважины.

Минусы технологии: недостаточная надежность при строительстве на просадочных грунтах и неравномерная осадка в местах, где почва характеризуется различной плотностью.

Буроопускные

Согласно буроопускной технологии, силовые элементы погружаются в заранее подготовленные шурфы, при этом диаметр скважин должен превышать размер сечения опор на 5–10 см. После погружения пространство между грунтом и землей заполняют связующим раствором, который после застывания увеличивает прочность конструкции.

Метод применяют при строительстве на твердомерзлой и пластично-мерзлой почве. Фундаментные работы ведутся при температуре окружающей среды не ниже 0,5оС.

Свайно-винтовые

Лопасти в процессе погружения дополнительно уплотняют почву, повышая несущую способность основания.

По материалу изготовления винтовые сваи делятся на железобетонные и стальные конструкции. Первый тип опор отличается повышенной несущей способностью, поэтому применяется при строительстве кирпичных и других тяжеловесных сооружений.

Металлические винтовые сваи изготавливают из стальных труб с диаметром сечения от 57 мм. Для строительства жилых домов (каркасно-щитовых, деревянных, из пенобетона) подходят стержни диаметром 108 мм и размахом лопасти 250–350 мм.

Буронабивные

Буронабивная методика применяется для строительства тяжелых сооружений на грунтах, которые характеризуются слабой несущей способностью. Силовые элементы создаются непосредственно на рабочей площадке.

В заранее подготовленной скважине устраивают утрамбованную песчаную подушку. Затем в шурф помещают обсадную трубу, армирующий каркас и заливают конструкцию бетоном. Буронабивная технология считается самой сложной, поскольку достоверно рассчитать грузоподъемность такого основания практически невозможно. При этом фундаментные работы можно провести самому без использования спецтехники.

Комбинированные

Данный тип свай относится к специальным конструкциям, поскольку сочетает сразу несколько технологий, чтобы удовлетворить исходным инженерно-геологическим условиям.

Например, когда несущий пласт находится предельно глубоко, то комбинируют забивную и буронабивную методики.

Монтаж выглядит следующим образом:

Вначале способом лидерного бурения в грунте устраивают шурф, куда помещают обсадную трубу.
Затем дизель-молотом забивают железобетонную опору.
Когда конец изделия упрется в плотный грунт, сверху закладывают монолитную конструкцию путем армирования и бетонирования скважины.

Какая глубина необходима для заложения свайного фундамента и как ее определить?