Расчет несущей способности сваи по грунту

Проектирование свайного фундамента

При проектировании свайного фундамента необходимо участь ряд факторов, влияющих на его устойчивость:

• Глубина залегания толщина и надежность пород;
• Масса здания;
• Условия строительства и эксплуатации;
• Конструктивные особенности здания.

При проектировании инженеры опираются на данные геологических изысканий и на их основе определяют возможность строительства, рассчитывают количество свай, выбирают их вид, форму и материал.

Второй важный фактор — это нагрузка от здания.

Она складывается из нескольких видов нагрузки:

• Постоянная. Включает в себя вес самого здания;
• Долгосрочная временная — это вес станков, оборудования и других тяжелых конструкций;
• Краткосрочная временная складывается из веса мебели и людей в здании;
• Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются отдельно для каждого здания на основании климатических данных региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Карта снеговых районов России

Вид сваи зависит от технико-экономических показателей строительства. Подбирается самый дешевый вариант, удовлетворяющий все требования и обеспечивающий надежность конструкции.

На этапе проектирования инженеры предусматривают запас прочности, обеспечивающий длительный срок эксплуатации фундамента даже при больших нагрузках.

Несущая способность винтовой сваи

Винтовые сваи — наиболее распространенный тип в свай в частном строительстве. Монтаж винтовых свай выполняется в кратчайшие сроки, а их несущих характеристик с запасом хватает для обустройства надежного фундамента под строительство 1-2 этажного дома из легких материалов.

Рис 1.5: Виды винтовых свай

Формула расчета несущей способности винтовой сваи: Fd=Yc*((a1с1+a2y1h1)A+u*fi(h-d))

Yc — коэф. условий работы столба в почве; a1 и a2— нормативные коэфф. из таблицы:

Таблица 1.7: Нормативные коэффициенты угла внутреннего трения грунта

• с1 — коэфф. линейности почвы (для песчаных грунтов) либо значение удельного сцепления (для глинистых);
• y1 — удельный вес почвы расположенной выше лопастей сваи;
• h1 — глубина расположения сваи;
• А — диаметр винтовых лопастей за вычетом диаметра столба сваи;
• fi — сопротивление почвы по боковым стенкам сваи;
• u — периметр свайного столба;
• h — общая длина ствола сваи;
• d — диаметр опорных лопастей.

Предлагаем вашему вниманию характеристики несущих способностей наиболее распространенных в строительстве типоразмеров винтовых свай.

Таблица 1.8: Несущая способность винтовых свай диаметром 76 мм.

Таблица 1.9: Несущая способность винтовых свай диаметром 89 мм.

Сбор нагрузок свайного фундамента

Для определения нагрузки рассчитывают вес строительных материалов

При расчете свайно-винтового фундамента требуется найти сумму воздействующих на него нагрузок в единицах массы (для крупных зданий это тонны). Их можно разделить на константные и временные. В последнюю категорию входят:

• Длительные – стационарное оборудование с его наполнением, временные ограждения.
• Кратковременные – факторы климата (снег и т.д.), передвижное оборудование, транспорт, воздействия живых существ.
• Специфические – действие пожаров, взрывов, повреждений фундамента (влияющие на внутреннее строение грунта), сейсмического фактора. Их значение может быть отрицательным.

Подсчет общей нагрузки на фундамент реализуется посредством простого суммирования значений нагрузок по всем приведенным категориям. Чтобы узнать сумму константных воздействий, нужно определить удельный вес затрачиваемых на строительные работы материалов. Требуемую информацию может предоставить их поставщик. Зная материал, его толщину и тип конструкции, можно воспользоваться табличным значением параметра. Наибольший удельный вес на каждый квадратный метр имеет железобетон. Это относится к стеновым конструкциям и к перекрытиям. Обязательно учитывается вес кровли.

Когда расчет свай и фундамента производится собственноручно, нужно брать во внимание, что показатель нагрузки определяется как нормативный параметр, перемноженный на коэффициент надежности γf. Последнее значение зависит от материала конструкции и его плотности и обычно находится в границах 1,05-1,3. К примеру, периметр P внутренних и внешних стен деревянного дома равен 50 м, высота h – 5 м, а удельный показатель сырья – 70 кг/м2

Тогда нагрузка будет рассчитываться по формуле P*h*удельный вес=50 м*5 м*70 кг/м² = 17500 кг = 17,5 т. Аналогичные показатели вычисляют для крыши и перекрытий. В первом случае удельный вес материала умножают на площадь. Во втором добавляют еще один множитель – количество перекрывающих элементов. Эти три значения – для каркасных конструкций, крыши и перекрытий – суммируют. Результат, перемноженный на коэффициент надежности (для постройки из дерева он равен 1,1), будет являть собой значение константной нагрузки

К примеру, периметр P внутренних и внешних стен деревянного дома равен 50 м, высота h – 5 м, а удельный показатель сырья – 70 кг/м2. Тогда нагрузка будет рассчитываться по формуле P*h*удельный вес=50 м*5 м*70 кг/м² = 17500 кг = 17,5 т. Аналогичные показатели вычисляют для крыши и перекрытий. В первом случае удельный вес материала умножают на площадь. Во втором добавляют еще один множитель – количество перекрывающих элементов. Эти три значения – для каркасных конструкций, крыши и перекрытий – суммируют. Результат, перемноженный на коэффициент надежности (для постройки из дерева он равен 1,1), будет являть собой значение константной нагрузки.

Примерная нагрузка на квадратный метр составляет 150 кг

Поскольку на стадии проектирования нельзя точно узнать общую массу мебели, техники и живых существ, воздействующих на перекрытия, для расчетов используют принятый в нормативах показатель равномерно распределенной нагрузки на квадратный метр (Pt). В жилищах его значение считают равным 150 кг/м². Формула расчета имеет такой вид: S*Pt*n, где n – число использованных перекрытий.

Также при строительстве учитывается снеговая нагрузка на здание, свойственная данному региону. В центральной части ЕТР расчетный показатель считают равным 180 кгс/м². В ряде мест это число значительно выше – в некоторых сибирских регионах оно может достигать 400 кгс/м². Узнать искомое значение можно по карте снеговых районов. Формула для нагрузки состоит из трех множителей: площади крыши, расчетного показателя и коэффициента наклона. Последний параметр для самых типичных покрытий с наклоном в 30-45 градусов считают равным 0,7.

Ветровой нагрузочный показатель часто выражается отрицательным числом (что означает снижение общей массы). Из-за этого при постройке массивных сооружений им часто пренебрегают. Для небольших парусных конструкций, напротив, он очень важен, так как при их возведении нужно представлять влияние на сваи выдергивающих и иных действий. Определяют ветровое давление по формуле: W=0,7* k(z)*c*g, где k(z) – коэффициент для высоты z (находится по таблице для типов местности), с – аэродинамический показатель (зависит от наклона крыши и от того, куда чаще дует ветер – во фронтон или в скат), g – коэффициент надежности, равный 1,4. Чтобы рассчитать общую нагрузку на кровлю, получившееся число W умножают на площадь крыши.

Расчет общей нагрузки

• Массу стеновых конструкций;
• Суммарную массу перекрытий;
• Массу кровельных конструкций;
• Массу оборудования и полезной нагрузки.

Посчитать массу конструкций можно, определив объем конструкций, и умножив его на плотность использованного материала. Пример расчета массы для одноэтажного здания с железобетонными перекрытиями, кровлей из керамической черепицы и со стенами 600 мм из железобетона, размерами 10 на 10 метров в плане, высотой этажа 2 метра:

• Вычисляем объем стен, для этого умножаем площадь поперечного сечения стены на периметр. Получаем V стены = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 м3. Полученное значение умножаем на плотность тяжелого бетона, которая равняется 2500 кг/см3. Итоговая масса стеновых конструкций умножается на коэффициент надежности, для бетона равный k = 1,1. Получаем массу M стены = 66 т.
• Аналогично считаем объем перекрытий(подвального и чердачного),масса которых при толщине 250 мм будет равняться Мпк = 137,5 т, с учетом аналогичного коэффициента надежности.
• Вычисляем массу кровельных конструкций. Масса кровли для 1 м2 металлочерепицы – 65 кг, мягкой кровли – 75 кг, керамической черепицы – 125 кг. Площадь двускатной кровли для здания такого периметра будет составлять примерно 140 м2, а значит масса конструкций составит Мкр = 17,5 т.
• Общий размер постоянной нагрузки будет равняться Мпост = 221 т.

Коэффициенты надежности для различных материалов находятся в седьмом разделе СП 20.13330.2011. При расчете следует учитывать массу перегородок, облицовочных материалов фасада и утеплителя. Объем, который занимают оконные и дверные проемы не вычитают из общего объема для простоты вычислений, поскольку он составляет незначительную часть общей массы.

Расчет временных нагрузок

Временные нагрузки рассчитываются в соответствии с климатическим районом и указаниями свода правил «Нагрузки и воздействия». К временным относятся снеговая и полезная нагрузки. Полезная нагрузка для жилых зданий составляет 150 кг на 1 м2 перекрытия, а значит общее число полезного веса будет равняться Мпол = 15 т.

Масса оборудования, которое предполагается установить в здании, также суммируется в этот показатель. Для определенного типа оборудования применяется коэффициент надежности, расположенный в вышеуказанном своде правил.

Снеговая нагрузка определяется по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега, равный 0,85;

ct – термический коэффициент, равный 0,8;

m – переходный коэффициент, для зданий в плане менее 100 м принимаемый по таблице Г вышеуказанного СП;

St – вес покрова снега на 1 м2. Принимается по таблице 10.1, в зависимости от снегового района.

Показатели временных нагрузок суммируются с постоянными и получается количественный показатель общей нагрузки здания на фундамент. Это число используется для расчета нагрузки на одну свайную колонну и сравнения предела прочности. Для удобства расчета и наглядности примера примем временные нагрузки Мвр = 29 т, что в сумме с постоянными даст Мобщ = 250 т.

Посмотрите видео, как правильно рассчитать нагрузку на основание.

Определение несущей способности сваи

Геометрические параметры сваи и предел прочности это взаимосвязанные величины. В данном примере, нагрузка на один метр фундамента будет составлять 250/20 = 12,5 тонн.

Расчет предела предела нагрузки на отдельно взятой буронабивной сваи ведут по формуле:

где F – предел несущей способности; R – относительное сопротивление грунта, пример расчета которого находится в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf, fi и hi – коэффициенты из вышеуказанного СНиП; y – периметр сечения свайного столба, разделенный на длину.

Посмотрите видео, как проверить несущую способность сваи с помощью профессионального оборудования.

Для сваи полутораметровой длины диаметром 0,4 метра несущая способность будет равняться 24,7 тонны, что позволяет увеличить шаг свайных колонн до 1,5 метров. В таком случае нагрузка на сваю будет составлять 18, 75 тонн, что оставляет довольно большой запас прочности. Изменением геометрических характеристик, а также шага свайных колонн регулируется несущая способность. Данная таблица, представленная ниже, показывает зависимость несущей способности полутораметровой сваи от диаметра:

Существует масса сервисов, позволяющих провести расчет несущей способности сваи онлайн. Пользоваться следует только проверенными порталами, с хорошими отзывами.

Особенности применения различных видов свай

Для обустройства фундамента частного дома на нестабильных грунтах, как правило, применяются следующие 3 разновидности свай:

1. Винтовые
2. Забивные
3. Буронабивные

Рассмотрим детально особенности эксплуатации и несущих характеристик в каждом случае.

Винтовые

Так как в основе конструкции винтовой сваи лежит стальная труба с лопастями в нижней части (диаметром 89, 108 и 130 мм), основной сферой применения ее являются сооружения с малой нагрузкой (дома из тонкого бруса, ячеистых бетонов или созданные по каркасной технологии), при этом на степень ее несущей способности влияние оказывают в первую очередь такие характеристики, как:

• Диаметр основной трубы.
• Протяженность заглубляемой в грунт части.
• Диаметр лопастей.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Несущая способность – что это такое, факторы, влияющие на ее значение, виды свай

Несущая способность характеризует степень стойкости свайной опоры к деформациям под действием оказываемых на нее разносторонних нагрузок – без изменений в ее структуре и потери свойств. Характер и величина факторов воздействия складывается из двух основных составляющих:

1. Массы надземной части сооружения.
2. Характеристик грунта – структура, плотность, степень увлажненности.

Поэтому в зависимости от набора действующих факторов и их особенностей в каждом конкретном случае для основания дома подбирается определенное количество свайных элементов. При этом учитывается материал и конструкция применяемых опор. В частном домостроительстве наибольшее распространение получили следующие виды свай:

• Забивные.
• Винтовые.
• Буронабивные.

Забивные железобетонные опоры монтируются в грунт путем забивки молотом, вибро-погружными установками или специальными вдавливающими устройствами без выемки породы. Винтовые металлические аналоги просто вкручиваются в почву. Буронабивные устанавливаются методом бетонирования предварительно подготовленной скважины.

Схема винтовых свай для фундамента дома Источник k-dom74.ru

По характеру взаимодействия с грунтом сваи делятся на два типа:

1. Сваи-стойки, опирающиеся на твердые скальные породы. Основная нагрузка передается на пяту.
2. Висячие сваи – опираются всей площадью поверхности на сжимающее вокруг окружающие слои грунта.

Оглавление диссертации кандидат наук Алехин Виталий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СВАИ В СОСТАВЕ ГРУППЫ СВАЙ И ЕЕ ОТЛИЧИЯ ОТ ОДИНОЧНОЙ СВАИ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Определение предельного сопротивления одиночной сваи

1.2 Особенности работы сваи в составе группы свай

1.3 Проблемы проектирования свайных полей с учетом требований нормативных документов

1.4 Выводы к главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА И ВХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ В ЧИСЛЕННОМ ИССЛЕДОВАНИИ

2.1 Описание натурного эксперимента

2.2 Результаты численного моделирования и их сопоставление с натурным экспериментом

2.3 Выводы к главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТЕ В МЕЖСВАЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ В ГРУППЕ СВАЙ

3.1 Особенности работы сваи в составе группы

3.2 Напряженное состояние в грунте в межсвайном пространстве и в основании свайного фундамента

3.3 Графо-аналитический метод определения напряжений в грунте в межсвайном пространстве в группе свай для однородных и разнородных грунтов

3.4 Аналитический метод определения напряжений в грунте в межсвайном пространстве в группе свай для однородных грунтов

3.5 Выводы к главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ СВАИ В ГРУППЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Численное исследование влияния параметров свайного фундамента и грунта на предельное сопротивление основания

4.2 Интерпретация результатов и определение зависимостей предельного сопротивления основания свай в составе групп от параметров свайного фундамента и предельного сопротивления основания одиночной сваи

4.3 Выводы к главе

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА В ПРАКТИКЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

5.1 Рекомендации по проектированию фундаментов в виде групп свай

5.2 Внедрение разработанной методики при проектировании жилого комплекса в г. Москва

5.3 Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Справки о внедрении результатов исследований

Определение характеристик и параметров фундамента

Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:

1. Вычислить общую массу строящегося здания.
2. Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
3. Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
4. Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
5. Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.

Определение массы здания

1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли. Сначала рассчитывают объем:

L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.

2. Вычисляют вес:

где p – плотность материала.

3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.

4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:

• 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
• 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
• 1,1 – для домов из бруса и бревен;
• 1,05 – для сооружений из стали.

Определение физико-механических параметров грунтов

1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:

Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.

Определение параметров, влияющих на несущую способность свай

Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.

Расчет количества материалов столбчатого фундамента

Выберите тип фундаментного столба Это могут быть столбы с круглым или прямоугольным основанием. И с круглой или прямоугольной основной частью.

Укажите размеры в миллиметрах

B — Ширина или диаметр. H — Высота основной части.

A — Высота основания столба. Если свая без основания, то не указывайте этот размер. D — Ширина или диаметр основания.

D1 — Длина для прямоугольного основания. B1 — Ширина для прямоугольного столба. При круглых сечениях эти размеры в расчете не участвуют.

Габариты столбчатого фундамента

X — Ширина фундамента. Y — Длина фундамента.

X1 — Количество столбов по ширине, включая столбы по углам. Y1 — Количество столбов по длине, включая столбы по углам.

S — Если отмечено, то будут рассчитываться столбы, расположенные равномерно под всем домом. Если нет, то столбы только по периметру фундамента.

Габариты ростверка

E — Ширина ростверка. F — Высота ростверка. Если расчет монолитного ростверка не требуется, то не указывайте эти размеры.

Арматура

ARM1 — Количество прутьев арматуры в одном столбе. ARM2 — Количество рядов арматуры в ленте ростверка. ARMD — Диаметр арматуры. Указывается всегда в миллиметрах. Если армирования не требуется, то установите значения в 0.

Укажите количество цемента для изготовления одного кубического метра бетона. В килограммах. Укажите пропорции для изготовления бетона, по весу. Эти данные различны в каждом конкретном случае. Они зависят от марки цемента, размеров щебня и технологии строительства. Уточняйте их у поставщиков строительных материалов.

Для расчета ориентировочной стоимости строительных материалов укажите их цены.

В результате программа автоматически вычислит:

Расстояние между фундаментными столбами и их количество. Объем бетона для одного столба, отдельно для верхней и нижней части. Количество бетона для ростверка. Длину и вес необходимого количества арматуры. Стоимость строительных материалов для устройства монолитного столбчатого или свайного фундамента с ростверком. Чертежи дадут общее представление и помогут в проектировании свайных фундаментов.

Для бань и домов без подвалов, домов с легкими стенами и домов из кирпича, где применять ленточный фундамент не экономично, часто применяется столбчатый фундамент. Его расчет дело трудоемкое, но с нашей программой подсчеты не отнимут у вас много времени. Все, что вам нужно, это заполнить согласно инструкции соответствующие поля, и вы получите сведения о необходимых для строительства материалах, узнаете их количество и общую стоимость.

Стоимость работ

Стоимость работ по устройству фундаментов с использованием буронабивных свай может достаточно сильно различаться в зависимости от нескольких факторов:

• время/сезон производства работ;
• тип грунта;
• размеры и вид возводимого здания;
• удаленность от места производства бетона и т.д.

Обычная стоимость изготовления стандартной сваи длиной 2 м составляет:

• при диаметре сваи 0,15 м – 3-3,5 тыс. рублей;
• при диаметре 0,2 м – 4,2-4,6 тыс. рублей.

Использование устройства фундаментов с применением буронабивных свай позволяет получить надежную и крайне долговечную конструкцию с высокой несущей способностью в оптимальные сроки и при минимальных затратах.

Информация по назначению калькулятора

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.

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.

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

Бетон (смесь цемента, песка, щебня или другого наполнителя с водой) является универсальным строительным материалом, служащим для организации фундаментов, выравнивания поверхностей (заливка полов и создания стяжек) и возведения несущих конструкций. Поскольку этот материал обладает различными техническими характеристиками, то может успешно эксплуатироваться в широких температурных диапазонах и при различной влажности. Строительный бетон можно заказать на профильных предприятиях, изготовить вручную или с применением средств малой механизации, но в любом случае состав материала должен полностью отвечать поставленным задачам.

Для точного планирования времени выполнения работ по бетонированию и определения количества необходимого материала следует провести необходимые расчеты и выявить требуемый объем.

Винтовые сваи: качества, особенности, тонкости монтажа

Винтовые сваи представляют собой стальные трубы с острыми наконечниками и лопастями в нижней части. Опоры бесшовные, поэтому они не особо уязвимы для коррозии. Вся эта атрибутика упрощает их заглубление в землю, к тому же коэффициенты сопротивления свай выдергиванию и сдавливанию значительно увеличиваются.

Всем известно, что классические опоры следует заливать бетоном, а винты в этом не нуждаются – это существенно сокращает стоимость основания.

Толщина стенки опоры зачастую составляет от 4 мм до 7 мм. В ассортименте строительных магазинов можно отыскать опоры самой разной длины. Минимальная длина элемента достигает 1 м.

Существует два вида монтажа опор, каждый из которых обусловлен габаритами свай и размерами будущего здания. Винты могут устанавливаться:

• Без привлечения специальной техники (вручную);
• С помощью гидравлического оборудования.

Статья по теме: Как обложить фундамент дома кирпичом

Вариант устройства базисной конструкции не влияет на несущую мощность свай. Оба варианта возведения фундамента выполняются по принципу вкручивания опор в почву. В особых случаях, для защиты несущей способности винтов, монтаж выполняют по видоизмененной технологии:

• Если опора монтируется в промерзший грунт или в почву, в составе которой есть пласты твердокаменных пород, выполняется бурение лидерного отверстия. Далее сваю вкручивают в подготовленную скважину;
• Опоры, заглубляемые в заводненные грунты, предварительно обрабатываются, а их внутреннее пространство заливается бетонной смесью. Это защищает сваи от коррозии с внутренней стороны, добавляя им единицы несущей мощности;
• Для повышения несущей силы опоры, длина которой превышает 2 м, выполняется ее вспомогательное армирование.

Способы улучшения несущей способности

При расчете фундамента на прочность учитывается нагрузка от наземной части сооружения и вес свайных опор. Если при складывании всех составляющих и учете коэффициента прочности итоговая нагрузка на основание получается меньше расчетного, то строительство осуществляется по расчетному плану. В противном случае, увеличивается количество свайных элементов либо применяются следующие способы повышения несущей способности:

Инъектирование грунта.

Это наиболее распространенный и эффективный метод увеличения стойкости к нагрузкам для свай любого типа.

Схема расположения бетонных образований в грунте при инъектировании Источник kommtex.ru

Применяется преимущественно в грунтах низкой плотности. На глубину около 1-2 метров в пространство между сваями, ниже минимальной точки их расположения, с помощью специального оборудования нагнетается цементно-песчаный раствор под постоянно растущим давлением.

В результате вокруг свай образуются упрочненные бетонные образования диаметром до 3-4 метров. При этом расчет инъекций ведется так, чтобы формируемые области примыкали друг ко другу по всему свайному периметру. Технически верная организация процедуры инъектирования повышает несущую способность грунта в 2 раза.

Увеличение диаметра опорной подошвы.

Другой способ увеличения несущей способности в неплотном грунте – увеличение площади опорной подошвы свайного элемента. Проще всего повысить стойкость к нагрузкам за счет усиления диаметра лопастей на винтовых сваях, монтируемых в почву путем завинчивания.

Усиление опорной подошвы сваи Источник beton-zakaz.ru

Сложнее метод применяется к забивным и буронабивным аналогам. Для успешного его применения требуется обустройство камуфлетных свайных опор и предварительным бурением лидерных скважин. В нижней части такого тоннеля осуществляется взрыв. В результате образуется полость-расширение, заполняемое бетонным раствором, в которую впоследствии и погружается ж/б-свая или формируется буронабивная опора.

Особенности расчета несущей способности буронабивных свай

Несущей способностью называется характеристика, указывающая, какую нагрузку может выдержать элемент. У буронабивных свай она зависит:

• от длины бетонного стержня (глубины погружения сваи);от сечения сваи;от характеристик грунта;от марки бетона;от параметров арматуры.

Последний параметр берется из таблиц СНиП. Для определения типа грунта проводятся геологические исследования на участке работ.

Первые две характеристики тоже предварительно можно взять из строительных рекомендаций. В ходе расчета они будут скорректированы. Последние две определяются строительными стандартами и ГОСТ.

Это важно!

Несущая способность единичной сваи складывается из двух составляющих – для основания и для боковой поверхности.

Первая вычисляется по формуле S * R * 0,7, в которой

• 0,7 – табличный коэффициент однородности грунта;S – площадь основания;R – сопротивление грунта.

Формула для определения боковой несущей способности – P * R * H * 0,8. Числа:

• 0,8 – табличный коэффициент условий работы;H – высота грунтового слоя;R – сопротивление стенок;P – периметр стержня.

По результатам этих вычислений определяется шаг и число свай: сначала суммарный вес сооружения делят на его периметр, потом суммарную несущую способность делят на получившуюся цифру. После чего повторяют вычисления для других значений глубины погружения и диаметра бетонного стержня.

Мы занимаемся устройством оснований всех типов и порекомендуем вам самый подходящий вариант в зависимости от условий строительства. А также в кратчайшие сроки составим проект и предоставим вам готовую смету.

Расчет по формуле

Несущая способность сваи по грунту, которая влияет на оказываемую нагрузку, зависит от характеристик материала, из которого она изготавливалась и прочностных параметров почвы. Для подсчетов выбирается минимальный показатель, так как он иногда увеличивается.

Несущая способность сваи вычисляется по следующей формуле: P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li, где P – непосредственно несущая способность; ko– показатель однородности почвы; Rn– возможное сопротивление почвы относительно фундамента; F -площадь базиса на сваях, см²; U – периметр участка, м; kp– рабочий коэффициент; Fin-допустимое сопротивление почвы по бокам используемых свай; Li– толщина грунта, который соседствует с боковой поверхностью столба, м.

Все необходимые данные грунтов нужно искать в приложениях СНиП в предназначенном для этого разделе. Если грунт является многослойным, то возможности сопротивление поверхности высчитываются для каждого слоя по отдельности, после чего показатели складываются воедино. Также при подсчете существующей несущей способности к давлению понадобится добавлять массу самих свай и ростверка.

Таблица несущей способности буронабивной сваи позволяет упростить процедуру расчетов.

Когда все необходимые исчисления проведены, осуществляется заливка.

Бетон для этого изготавливается прямо на участке, где проводятся строительные работы, что позволяет сэкономить на доставке. Можно использовать различные марки раствора, но необходимо следить за его качеством и сроком годности. Если будет применен некачественный бетон, это существенно повлияет на срок службы здания.

Как видно из статьи, соорудить свайный фундамент своими силами довольно трудно, но возможно. Основной процедурой является расчет несущей способности столбов.

Если все подсчеты будут выполнены правильно, то и результат будет на высоком уровне, а постройка прослужит большое количество времени. Существуют специальные таблицы, в которых уже собраны многие данные. С помощью них можно пропустить трудоемкий процесс сбора большого количества данных для подсчетов.

В силу некоторых особенностей земельных участков (проблемная структура грунта, наличие уклона или плотность возведения сооружений) при строительстве не всегда есть возможность поставить фундамент желаемого типа. В таких случаях оптимальный вариант – буронабивной фундамент с ростверком, который становится все популярнее благодаря многим его преимуществам.

Cхема буронабивных свай.