Руководство по проектированию свайных фундаментов

Минимальное и максимальное значение

Наименьшее значение шага зависит от толщины почвы, которая уплотняется лопастями вокруг сваи в процессе ее вкручивания.

Согласно нормам из СНиП, минимальный шаг принимают равным трем диаметрам опорных элементов, а максимальный – шести диаметрам.

Исключение составляют такие случаи:

Технология монтажа винтовых свай предполагает монтаж опорных элементов под углом. Тогда минимальный шаг будет равен 1,5Ø.
На участках с большим уклоном расстояние принимается минимально возможным.
При строительстве на достаточно плотных и стабильных грунтах промежуток между опорами может быть равен восьми диаметрам. Этот же диапазон подходит для строительства легких построек, которые будут эксплуатироваться по минимуму.
На площадках с высоким содержанием песка оптимальным считается шаг, равный четырем диаметрам. Расстояние уменьшают, если грунт чрезмерно уплотнен.

Основные виды свайных фундаментов

Вид свайного фундамента	Описание	Преимущества
Свайный фундамент на наклонных сваях	Сваи устанавливаются под углом к вертикали, что обеспечивает дополнительную устойчивость фундамента и распределение нагрузки на более крупную площадь грунта	Устойчивость, возможность использования на грунтах с низкой несущей способностью, экономия материалов
Свайный фундамент на сваях с расширением внизу	Сваи имеют расширение внизу, что обеспечивает большую несущую способность фундамента и уменьшает вероятность скольжения в грунте	Высокая несущая способность, устойчивость, экономия материалов
Свайный фундамент на сваях с плитой	Сваи соединены между собой железобетонной плитой, что обеспечивает распределение нагрузки на более крупную площадь грунта и повышает устойчивость фундамента	Высокая несущая способность, устойчивость, экономия материалов
Свайный фундамент на монолитных сваях	Сваи формируются путем забивки бетонной смеси в заранее подготовленные отверстия в грунте, что обеспечивает высокую несущую способность и устойчивость фундамента	Высокая несущая способность, устойчивость, возможность использования на слабых грунтах

Свайно-винтовой фундамент для строительства

Выбор свайных конструкций

С особой тщательностью стоит подходить к проекту столбчатого основания в условиях, когда на территории строительства наблюдается высокое стояние грунтовых вод

Руководство по проектированию свайных фундаментов гласит, что свайное основание может проектироваться и возводиться на грунте, который был предварительно уплотнён с помощью различных методик. Вся конструкция может выполняться в виде свайного поля.

Также нормами СП оговаривается, что свайные конструкции могут использоваться вместо ленточного основания. Такая ситуация может сложиться в случае, если отметка, на которой по расчёту должна находиться подошва ленточного фундамента, будет превышать 170 см.

С особой тщательностью стоит подходить к выполнению проекта столбчатого основания в условиях, когда территория строительства находится на слабых грунтах или наблюдается высокое стояние грунтовых вод.

Самым подходящим основанием для возведения свайного фундамента является мало сжимаемый тип почв. Идеальными породами для строительства свайного основания являются следующие породы:

скальный грунт;
галечник;
плотный песок;
крупнообломочные породы.

Согласно руководству для формирования свайного поля может использоваться один из следующих видов свай:

забивные;
буронабивные;
винтовые.

Забивные сваи

Забивные свайные конструкции изготавливаются из железобетона в заводских условиях

Забивные свайные конструкции изготавливаются из железобетона в заводских условиях. Это четырёхгранные конструкции с заострённым концом. Для забивания изделия в землю используется специальная механизированная техника (вибропогружатели или молоты). Иногда забивные сваи изготавливаются на участке. Для этого в землю забивается свая-оболочка с пустотой внутри. После этого пространство внутри сваи бетонируется.

Винтовые сваи

Большой популярностью в индивидуальном строительстве пользуются винтовые сваи, поскольку они могут быть закручены в землю без использования специальной техники. Конструкция выполнена из стальной трубы, на конце которой приварена винтовая нарезка.

Буронабивные сваи

Для установки такой свайной конструкции необходимо пробурить скважину

Для установки такой свайной конструкции необходимо пробурить скважину. После этого в нижней части проходки делается полость чуть шире, чем сама скважина. Она нужна для формирования опорной подошвы под стойкой. Подошва бетонируется или засыпается песком с последующей трамбовкой.

Затем в скважину устанавливается несъёмная опалубка. Обычно для этих целей используют стальные, пластиковые или асбестовые канализационные трубы. Внутрь труб устанавливается арматурный каркас и заливается бетонным раствором с высокой марочной прочностью.

Обычно ещё на этапе проектирования такие сваи закладываются по углам сооружения, в месте пересечения стен, под колоннами, стойками и тяжелыми конструкциями (печью или камином). Под несущей стеной такие сваи располагаются с шагом 2,5 м.

Особенности свайного фундамента

Исходные данные

Согласно указанным ранее СНиП и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений» (2011 г.), инженерные расчеты выполняют на основе таких данных:

Сведения о гидрогеологических условиях на застраиваемой территории: тип грунта, уровень промерзания, высота пластов, глубина пролегания подземных источников и т.д.
Информация о физико-механических свойствах почвы: плотность, влажность, удельный вес, пористость, модуль деформации, угол внутреннего трения, удельное сцепление.
Конструктивные и технические особенности возводимого сооружения: класс ответственности сооружения, количество этажей, расположение внутренних стен, материал, который будет использован в строительстве, размеры всех конструктивных элементов, включая перекрытия и пристройки.
Сведения о давлении, которое будет испытывать основание в процессе эксплуатации: вес людей, мебели, оборудования, снеговые, ветровые и сейсмические нагрузки.

Расчет ростверка свайного фундамента калькулятор

Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП и ГОСТ Р 52086-2003

С вайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

О сновными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания.

В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом.

Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

С уществует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка.

В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты.

Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация. Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта

Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Общие сведения по результатам расчетов

О бщая длина ростверка — Периметр фундамента, с учетом длины внутренних перегородок.
П лощадь подошвы ростверка — Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.
П лощадь внешней боковой поверхности ростверка — Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.
О бщий Объем бетона для ростверка и столбов — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
В ес бетона — Указан примерный вес бетона по средней плотности.
Н агрузка на почву от фундамента в местах основания столбов — Нагрузка на почву от веса фундамента в местах основания столбов/свай.
М инимальный диаметр продольных стержней арматуры — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.
М инимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах — Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.
М инимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов) — Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СНиП.
М инимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов — Количество вертикальных стержней арматуры на каждый столб/сваю.
М инимальный диаметр арматуры столбов — Минимальный диаметр вертикальных стержней для столбов/свай.
Ш аг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка — Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.
В еличина нахлеста арматуры — При креплении отрезков стержней внахлест.
О бщая длина арматуры — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
О бщий вес арматуры — Вес арматурного каркаса.
Т олщина доски опалубки — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
К ол-во досок для опалубки — Количество материала для опалубки заданного размера.

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Таблица 2

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
Несущую способность грунта;
Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

Установка ростверка

Ни одно сооружение не может располагаться только на сваях. Необходим ростверк, который объединяет сваи в единую конструкцию и создает основание для возведения стен.

Ростверки могут быть сборными и монолитными в виде балок, лежащих на сваях или цельной плиты, накрывающей все сваи.

Ростверк

Если используются сборные ростверки, то точность погружения свай должна быть очень высокой. По горизонтали сваи не должны иметь отклонения больше или меньше 0,05м, а по вертикали 0,01 м. Устройство комбинированных ростверков допускает большие отклонения, поскольку узел свайного фундамента выполняется в монолитном исполнении в съемной опалубке.

По высоте от земли различают высокие ростверки и низкие. При сооружении высокого ростверка создается свободное пространство между поверхностью земли и ростверком, которое впоследствии заделывается при помощи забирки (наружная стенка между сваями). Низкие ростверки могут соприкасаться с грунтом или быть погруженными в него, но этот вариант возможен только при непучинистых грунтах.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Применение свайных фундаментов имеет свои преимущества:

свайные фундаменты могут возводиться на грунтах любой сложности;
снижается объем земляных работ, так как не нужно копать котлованы или рыть траншеи;
уменьшается расход бетона и арматуры за счет уменьшения всего объема фундамента;
производить фундаментные работы можно круглый год, не исключая зимний период;
конструкции, возводимые на свайных фундаментах, отличаются особой стойкостью к паводкам, подвижкам грунта вследствие зимнего вспучивания.

Однако, несмотря на все преимущества свайных фундаментов, возводятся они крайне редко в индивидуальном жилищном строительстве по причине высокой стоимости транспортных расходов на доставку свай и из-за использования сваебойной техники.

Классификация фундаментов происходит по многочисленным признакам, это зависит:

от вида свай;
от расположения свай — отдельностоящие сваи, расположенные кустом, ленточное расположение, сплошное поле свай;
от типа сопряжения сваи со строящимся зданием- с устройством ростверка или без него;
от вида ростверка – высокий или низкий;
от конструкции ростверка – монолитный, сборный или комбинированный;
от вида соединения ростверка со сваями – жесткое, свободное опирание, с устройством сейсмических поясов.

Среди типов свайных фундаментов наиболее часто применяются железобетонные сваи, которые сочетают в себе свойства висячих свай и свай-стоек.

При возведении каркасных многоэтажных зданий применяются свайно — плитные фундаменты. Такое решение конструкторов обусловлено в тех районах, где сейсмическая обстановка неустойчивая и есть риск подвижек грунта при землетрясениях. Суть этого инженерного изобретения заключается в создании необходимой жесткости свай и железобетонной плиты, которые обеспечивают совместную деформацию элементов фундамента при сейсмических нагрузках.

Свайно-плитный фундамент

Сваи устраиваются кустовым методом, после чего делается ростверк с выпуском арматуры для последующего крепления тонкой железобетонной плиты. Между ростверком и бетонной плитой устраивается шов из герметичного материала, который обеспечивает независимость осадки здания, гидроизоляцию конструкции, одновременно реагирует на сейсмические изменения в почве.

Свайный буронабивной фундамент чаще всего применяется при строительстве индивидуальных жилых домов ввиду его экономичности и упрощенной технологии, по сравнению с другими видами свай. Для небольших строений и при неглубоком залегании твердых грунтов скважины под сваи можно бурить даже вручную специальными бурами или выкапывать ямы соответствующей глубины.

В любом случае, объем земляных работ будет меньше, чем при устройстве ленточного фундамента монолитного или сборного.

Если грунт твердый и не осыпается, опалубку можно не выставлять. В противном случае, в скважину вставляют рубероид, полиэтиленовую пленку или картон в виде рулона, в который уже вставляется арматурный каркас и заливается бетон.

Свайный фундамент под колонны, если проектом дома таковые предусмотрены, делается безростверковым. Под колонны используются готовые конструкции в виде железобетонных стаканов, оголовков или насадок.

Для небольших по своей массе строений – заборов, навесов, каркасных домов применяются сваи колонны. Это забивная свая круглого или квадратного сечения, которая является продолжением колонны и в надземной части здания или сооружения. В этом случае устраивать ростверк не требуется.

О сайте

zalman

Заливка бетонного раствора

Во время осуществления всех этапов строительных работ можно сразу заметить то, что винтовые сваи под фундамент являются полным исключением из всех других оснований. Отличается от стандартных технологий также и процесс заливки. Так, к примеру, вместо традиционной смеси бетона марки м300, следует использовать м500, отличающуюся своими прочностными характеристиками. В результате вы будете иметь дело с довольно-таки густым раствором. А на вымешивание одной партии могут потребоваться около шести минут. Если есть такая возможность, то предпочтительно сделать заказ готовой смеси.

В ходе осуществления заливки необходимо быть крайне осторожным и подходить к этому делу со всей внимательностью. Так, к примеру, постарайтесь как можно меньше задевать арматуру, так как это нередко приводит к её сдвигам. Затем, когда смесь будет залита, её нужно накрыть полиэтиленовой плёнкой. В подобном виде следует оставить сооружение примерно на один месяц. Далее можно будет снять полиэтиленовую плёнку и опалубочную конструкцию. На этом моменте возведение сооружения можно считать оконченным.

Расчет расстояния между сваями

Чтобы определить расстояние между сваями свайного фундамента, надо знать две величины: необходимое количество свай и размеры здания в плане.

Алгоритм расчета количества опор примерно одинаков для всех их видов, потому достаточно рассмотреть один вариант – например, буронабивные сваи.

Исходными данными для расчета являются:

анализ грунтов в зоне строительства;
максимальная нагрузка будущего дома на грунт;
площадь дома.

Анализ грунтов

Определить состав грунта на участке можно самостоятельно (если планируется возведение легкой постройки). Для этого на месте будущего фундамента надо выкопать несколько ям глубиной примерно 2 метра.

В процессе рытья «скважин» вы увидите, какой тип грунта вам будет попадаться, и на какой глубине находится плотный слой (например, твердая глина).

Этот параметр вам понадобится для расчета длины сваи.

Собираем нагрузки

Общая нагрузка на грунт определяется как сумма весов всех строительных материалов, которые предполагается использовать при строительстве, снеговой и ветровой нагрузки.

Две последние величины — нормативные.

Они зависят от региона строительства и определяются по таблицам действующих в России СНиПов.

Определяем необходимое количество свай

Для определения необходимого количества опор надо выполнить следующие действия:

рассчитать площадь подошвы одной сваи;
полученный результат умножить на сопротивление (4);
общую нагрузку поделить на произведение площади подошвы и сопротивления.

Получив число опор, необходимо произвести корректировку нагрузки: ведь и сами сваи давят на грунт. Вес буронабивной сваи считается без учета ее расширения.

Умножив вес одного элемента на их общее количество, получим дополнительную нагрузку на грунт.

Шаг установки свай

Как определить расстояние между сваями фундамента, зная их количество и габаритные размеры здания?

Кажется, нет ничего проще: расчет расстояния между сваями под фундамент заключается в делении периметра постройки на количество опор.

Но и здесь есть некоторые нюансы – существуют минимально и максимально допустимые расстояния между опорами:

минимальное расстояние между буронабивными сваями фундамента по осям не должно быть менее трех диаметров опоры;
максимальное расстояние между сваями фундамента – от 5 до 6 диаметров сваи.

Из вышеизложенного правила есть несколько исключений:

при строительстве на песчаных грунтах минимально допустимое расстояние между бетонными сваями фундамента составляет 4 диаметра. При уменьшении шага возникает переуплотнение грунта, что приводит к усложнению монтажных работ;
деревянные сваи устанавливаются с минимальным шагом 70 см независимо от их диаметра;
минимально допустимый шаг для железобетонных опор составляет 90 см.

В зависимости от типа фундамента сваи могут размещаться рядным способом или в шахматном порядке. Первый способ применяется в свайно-ленточном фундаменте, второй — в свайно-ростверковом.

Расстояние между сваями свайно-ростверкового фундамента не должно превышать шести диаметров столба. В противном случае опора будет подвергаться воздействию повышенной нагрузки и работать как одиночная. Это приведет в конечном итоге к разрушению ростверка и даже обрушению постройки.

Оптимальным расстоянием между сваями свайно-ленточного фундамента считается 1,5-2 метра.

Максимально допустимый шаг зависит от размещения опор: