Инструкция по расчету количества свай для свайно-винтового фундамента

01.12.2018 4,058 Просмотров

Как устроен свайный фундамент

Свайный фундамент – это опорная конструкция под здание, состоящая из отдельно стоящих свай или свайного поля. Обычно их изготавливают из железобетона, но возможно использование не армированного бетона или бутобетона, что несколько уменьшает стоимость конструкции. Для повышения прочности и экономии бетона производят армирование свайного фундамента. В качестве арматуры обычно используется прутья из гладкой или профилированной стали. Фундаментные сваи обязательно устанавливают под углами здания, на пересечении внутренних несущих стен между собой и с наружными стенами. Если между обязательными сваями расстояние от 2 до 2,5 м и более, то между ними устраивают и промежуточные.

Что представляет собой свайный фундамент

Задумывая строительство, в первую очередь рассматриваются классические варианты фундаментов: ленточный, столбчатый и монолитный. Ограничивая себя использованием инновационных технологий, на стройку приходится тратить зачастую средств больше, чем было бы при правильном подходе. Один из альтернативных вариантов – использование свай.

Свайный фундамент представляет собой вкрученные в опорные точки металлические трубы, оснащённые на концовке резьбой. Верхняя часть после установки закрывается головкой, которая принимает на себя часть нагрузки строения. Расчёт количества свай и мест расположения выполняется специалистами. Точность проектных работ обеспечивает равномерное распределение веса постройки на опорные элементы.

Регламент забивки свай – нормативная документация

Забивка ж/б свай — свайное поле

Следует понимать, что забивка железобетонных свай, является трудоемким процессом, требует привлечения специальной техники и регламентируется целым рядом нормативных документов (ГОСТ, СНиП, ТУ, Типовые строительные серии, инструкции и распоряжения). Перечень основных нормативов позволяет понять, насколько сложной является эта работа.

Детальные сведения можно почерпнуть из указанных документов, однако для понимания процесса приведем краткую информацию.

Общие вопросы

Свайный фундамент рекомендуется возводить в сложных грунтовых условиях, например – при значительной глубине промерзания и высоком уровне грунтовых вод. Подземная конструкция состоит непосредственно из свай и ростверка, объединяющего оголовки группы свай и служащего для равномерного распределения нагрузок, поступающих от наземной части дома.

Сваи группируются по нескольким категориям:

  • способу заглубления – на забивные, буровые, винтовые, набивные, вибропогружные;
  • материалу – на железобетонные, металлические, деревянные, бетонные;
  • взаимодействию с близлежащим грунтом – на стоячие либо висячие.

Забивные столбы, в свою очередь, подразделяются по форме сечения, конструктивным особенностям, варианту армирования и типу нижнего оконечника, а набивные либо буровые – по способу обустройства. Сваи-стойки передают вертикальные усилия, опираясь на малосжимаемый пласт грунта или скальные породы, а висячие конструкции взаимодействуют с почвенными слоями посредством боковин, не имея в нижней части прочного основания. Различия свайных фундаментов, кроме этого, состоят в длине несущих конструкций, используемых марках бетона, классов стали или видов хвойных пород.

Проект подземной части здания определяет тип и вид свайного фундамента, отталкиваясь из конкретного расположения стройплощадки. Он выполняется на основании:

  • инженерных изысканий – геодезических, а также гидрометеорологических и геологических;
  • расчетных нагрузок, зависящих от особенностей и предназначения наземной части строения;
  • технико-экономических сопоставлений предполагаемых решений, исходящих из обоснованного сочетания экономного потребления стройматериалов с максимально разумным использованием прочностных показателей грунтов.

Проектирование свайного фундамента, при отсутствии в техзадании результатов геологоразведки и прогноза вероятных изменений грунтовых условий в период строительства, не допускается.

В документации по изысканиям приводятся:

  • исследования грунта на стройплощадке и в лаборатории;
  • выводы по испытаниям свай (по требованию проектировщиков);
  • чертежи геологических срезов с указанием механико-физических показателей грунтовых слоев, а также подтвержденного и предполагаемого уровня подземных вод.
Читайте также:  Пошаговая инструкция возведения ленточного фундамента своими руками

Не следует думать, что готовый, стандартный проект дома можно использовать без каких-либо изменений. Кроме привязки к местности, в обязательном случае потребуется расчет и детализация свайного фундамента, определение мест и порядок расположения свай (кусты, ленты, поля), а также указание формы и размеров ростверка. Универсальным вариантом для него считается железобетон и металлические профили (двутавр, швеллер). Деревянный брус используется при возведении каркасных или деревянных строений.

Общие сведения

Благодаря неоспоримым преимуществам, среди которых прочность и долгий срок эксплуатации, фундаменты на сваях пользуются особой популярностью среди профессиональных строителей и новичков. Применение таких базисов особо эффективно:

  • Во время строительства на нестабильных слабых грунтах, предрасположенных к сезонному вспучиванию;
  • При закладке опорной конструкции на тяжелых почвах, дабы уменьшить число земляных работ, сократить физические, временные и финансовые затраты.

Одним из самых важных элементов свайной основы является свайное поле (из винтовых свай, буронабивных опор и т.д.), представляющее собой площадь участка, на которой в соответствии с проектом размещены опоры. От того, насколько грамотно проведены расчеты и разметка, зависит стойкость возводимого строения.

В опорном поле сваи могут заглубляться не только рядами, но и в шахматном порядке. Установка опор выполняется таким образом, чтобы отдаление внешней проектной границы ростверка от осевых линий опор было аналогичным диаметру сваи в плане.

Факторы, влияющие на длину опор

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью после его введения в эксплуатацию. Длина свай определяется с учетом анализа грунта и ландшафта, а именно:

  1. Плотность почвы.
  2. Перепад высоты между разными точками участка.

Плотность грунта

Глубина погружения опоры

Анализ грунта лучше всего проводить на основании геологических исследований местности. Если исследования характеристики грунтов не проводились на данной территории, то можно воспользоваться упрощенным методом выяснения его плотности.

Итак, нужно выкопать неглубокую канаву (до 1 м) в нижней точке участка. Если на такой глубине залегания вы увидите глинистую массу или песок, то выбор лучше сделать в пользу свай, длина которых достигает 2,5 м. В том случае если вы обнаружите породы с низкой плотностью (торф), плывун или грунтовые воды, придется продолжить углубление до тех пор, пока не дойдете до твердых пород. Здесь устанавливаются сваи, длина которых равна длине бура.

Перед вами таблица плотности и несущей способности различных почв.

Вид грунта Плотный грунт Грунт средней плотности
Песок (крупная фракция) 6 5
Песок (средняя фракция) 5 4
Супесь (в сухом виде) 3 2.5
Супесь пластичная (влажная) 2.5 2
Песок (мелкая фракция) 4 3
Песок влажный (мелкая фракция) 3 2
Глина 6 2.5
Глина влажная 4 1
Суглинок 3 2
Суглинок влажный 3 1

Постройка дома на винтовых сваях – особенности конструкции

Базовый элемент фундамента – трубчатые элементы со спиральным наконечником. Строительство домов на винтовых сваях осуществляется опорами различной конструкции. Они отличаются формой рабочего наконечника.

Профиль может быть следующим:

  • стандартным, в виде одного полного витка, приваренного в трубе. Является частью основ легких строений;
  • усиленным, состоящим из двух прерывистых витков, сваренных с трубой. Способен воспринимать повышенные нагрузки;
  • узколопастным, выполненным в виде литой насадки конической формы. Применяется для каменистых грунтов;
  • цилиндрическим в виде сплошной спирали постоянного диаметра. Предназначен для работы в условиях вечной мерзлоты.

Перед строительством дома на винтовых сваях нужно определиться с выбором вида опор

Особенностью винтового фундамента является метод погружения. Сваи не забиваются в почву последовательными ударами, а завинчиваются путем приложения крутящего момента. В процессе вращения трубы ее конусообразный наконечник постепенно продвигается вглубь грунта. Надежному креплению способствует уплотнение породы в процессе завинчивания.

Подбирая сваи для дома, необходимо учесть следующие моменты:

  • марку стали, применяемую для их изготовления;
  • толщину витка в рабочей части;
  • размер стенки трубы, определяющий ее долговечность;
  • качество сварных швов в зоне крепления насадки;
  • форму рабочих лопастей и общую длину опорного элемента.

Нагрузка от массы строения равномерно распределяется по всем колоннам. Это достигается путем выравнивания верхних частей труб и крепления оголовков. К опорам крепится ростверк, который объединяет колонны в общий силовой контур.

Для изготовления ростверка выбирают один из следующих материалов:

  • стальные швеллеры или двутавры;
  • деревянные брусья;
  • бетонные блоки.

Такой фундамент надежен. Ведь нагрузка от здания передается ростверку, жестко связывающему колонны. Быстро возведенный фундамент позволяет за ограниченное время осуществить строительство дома.

Свайный фундамент включает в себя группу свай, объединенных между собой ростверком

Обвязка фундамента

Как уже говорилось выше, сваи соединяются в единую конструкцию при помощи ростверка. Он выполняется из различных материалов и чаще всего представляет собой раму, как правило, со сложным контуром, повторяющим стены дома. Самым надежным ростверком является железобетонная плита, которая укладывается поверх опор. Она придает свайному фундаменту максимальную прочность, но такое решение не всегда целесообразно из-за большого веса и высокой стоимости. При строительстве легких частных домов чаще всего используют именно раму.

Ростверк из металла надежен и обладает большим сроком службы при наличии достойного защитного покрытия, предохраняющего металл от коррозии. Металлические части такой конструкции соединяются друг с другом при помощи сварки. В качестве элементов ростверка могут выступать профиль, швеллер или уголок. Допускается крепление частей и болтами, но для этого на каждой опоре должны быть специальные площадки под крепеж. Болтовое соединение балок ростверка требует очень точной установки свай, так как даже небольшая погрешность в их расположении приведет к несовпадению отверстий под болты.

 

Уход за Кремлевской теплицей

Несмотря на то, что теплица Кремлевская от высокого качества, не стоит забывать про правильный уход. Если качественно и своевременно ухаживать за конструкцией, бережно эксплуатировать ее, то можно сохранить первоначальный внешний вид на долгие годы. Кроме этого, эксплуатационный срок будет существенно увеличен. Для мытья теплицы Кремлевской используют раствор на основе мыла и мягкую ткань. Не рекомендуется использовать чистящие средства, в состав которых входят абразивные вещества. Обусловлено это тем, что от такого способа обработки поликарбонатный материал начинает темнеть, что в дальнейшем негативно скажется на внешнем виде изделия.

В летний период времени не стоит забывать про проветривание. Если установлена теплица Кремлевская с открывающейся крышей и боками, то осуществить это будет намного легче. Так как лишняя влага будет испаряться, это благоприятно скажется на росте и развитии рассады. Если весовая нагрузка выбранной модели меньше 250 кг на кв. м, то в зимний период стоит позаботиться о дополнительных опорах, которые устанавливают под средние дуги. Такой подход позволит уменьшить нагрузку на каркас, что предотвратит процесс деформации и существенно увеличит эксплуатационный срок.

Разметка и бурение скважин под сваи.

После расчистки и выравнивания участка на месте будущего фундамента делается разметка: с помощью натягивания нитей определяется на местности местоположение внутренних и внешних границ ростверка. Опоры, к которым крепится натянутая разметочная веревка, лучше вывести за периметр будущего фундамента, так, чтобы углы будущего фундамента образовывались в местах пересечения натянутых нитей.

Далее, место каждой опоры обозначается с помощью арматуры или деревянных кольев. Можно просто сделать небольшую лунку на месте будущей сваи и пролить ее водой: своего рода «маркер». Сваи обязательно устанавливаются по всем четырем углам будущего фундамента, а затем от каждого угла отмечается необходимое расстояние до следующей, при этом опоры обязательно должны устанавливаться в месте пересечения стен.

Разметка и бурение скважин под сваи.

Слишком часто расставленные опоры значительно увеличат материальные затраты на их возведение. Редкое же их расположение может привести к существенной деформации ростверка, а затем и к появлению трещин в несущих стенах.

После завершения работ по разметке будущих свай, строительная нить, служившая разметкой границ будущего ростверка, убирается с опор, и производятся работы по бурению скважин под сваи.

Расчет необходимого количества свай

Монтаж свай

Определение числа опор, размещающихся в свайном поле, проводится в несколько стадий:

  • Вычисление суммарного нагружения, приходящегося на основание во время его эксплуатации;
  • Определение несущей способности каждой сваи;
  • Деление суммарной нагрузки на величину несущей способности опоры, в результате чего определяется требующееся количество свай.

По окончании расчетов составляется исполнительная схема, на которой отражается расстановка опор по периметру и внутренним стенам дома. Для выполнения расчета суммарной нагрузки следует определить общую массу здания с учетом удельной массы используемых стройматериалов, а также площади конструктивных элементов дома.

Затем производится расчет эксплуатационной нагрузки на здание, по ГОСТ 20107-85 она равна:

  • Для промышленных зданий 200 кг/м2 перекрытия;
  • Для жилых домов – 150 кг/м2.

При составлении проекта свайного поля для зданий в два этажа эксплуатационные нагрузки высчитываются с учетом обоих этажей.

На следующем этапе выполняются расчеты снеговой нагрузки в зимний период времени; значение ее рассчитывается в зависимости от региона строительства. Для этого площадь крыши умножается на нормативный вес слоя снега, приходящегося на 1 м2.

Полученные нагрузки суммируются и умножаются на 1,2 (коэффициент надежности). На следующей стадии осуществляется расчет несущей способности опор на основании данных об основных характеристиках грунта. После выполнения расчетов суммарное значение нагрузок делится на несущую способность сваи, в результате чего получается требующееся количество опор, которое и отражается на исполнительной схеме, чертежах и плане дома.

Подбор типа свай

Сваи квадратного сечения

Наиболее часто применяющимся типом опор при устройстве свайного фундамента жилых домов являются цельные конструкции с сечением 300х300 мм. Также такие сваи применяются при строительстве:

  • Мало- и многоэтажных сооружений;
  • Зданий промышленного назначения;
  • Устройства усиления ранее возведенных свайных оснований.

При возведении зданий утяжеленной конструкции, в которых от опор требуется максимальная несущая способность, могут применяться сваи сечением 350х350 мм и 400х400 мм. При устройстве фундамента для легких домов из пенобетона и деревянных материалов допускается использование опор 250 х 250 мм.

Сваи квадратного сечения широко используются при возведении зданий на всех видах грунта, в частности:

  • На пучинистых грунтах;
  • Грунтах, на которых возможны горизонтальные сдвижки;
  • Влагонасыщенных и обладающих низкой плотностью почвах – торфяниках, илистых и заболоченных участках.

Для устройства фундамента дома в областях, в которых уровень сейсмоактивности не выше 6 баллов, применяются полые опоры. Их стоимость несколько ниже цельных свай, что обусловлено некоторой экономией бетона при изготовлении.

Если на стройплощадке имеется пласт проблемной почвы значительной толщины (превышающей 10 см), а длины сплошных опор недостаточно, то могут использоваться составные конструкции. Суммарная длина их в некоторых сложных случаях может достигать 28 м за счет стыкования отдельных элементов при погружении в грунт.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Как правильно рассчитать шаг

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО! В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.