Особенности и технология создания фундамента на сваях для беседки

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

• глубина заложения + высота цоколя = высота;
• ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения  читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения  приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см)  — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

• 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально. Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, мм

Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Конструкции буронабивных свай

При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются свайные конструкции из монолитного бетона

При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются  свайные конструкции из монолитного бетона, комбинированные, сборные (из железобетона). Последние часто делаются с уширением пяты – вариант показан для строительства в проблемных грунтах, где основной состав – глина и суглинки. Уширение пяты позволяет усилить несущую способность свайного элемента, но в скальных грунтах данный технологический прием не используется.

Определяя типы буронабивных свай, необходимо руководствоваться ГОСТ 19804.2-79;  ГОСТ 10060.0-95.  Самыми используемыми считаются буронабивные, буросекущие, бурокасательные сваи. Также к буровым фундаментам относятся конструкции забойного типа: скважины, заполняемые щебеночной отсыпкой с послойным уплотнением, опоры с уширенной пятой, для изготовления которых применяются взрывные работы и полые опоры, изготовленные посредством использования сердечника.

Буронабивные сваи

Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства

Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства, возможности применения для усиления существующего фундамента и строительства оснований на ограниченном пространстве. Достоинством является минимальная динамическая нагрузка на соседние строения, отсутствие разрушительных воздействий на трассы, подземные коммуникации. Кроме того, технология изготовления фундамента допускает работу объекта в обычном режиме при проведении реставрационных работ.

Скважины выполняются посредством буровых приборов, при достижении необходимого заглубления, бур вынимается и скважина армируется предварительно изготовленным каркасом, после чего заполняется смесью бетона. Изготовление буронабивных свай может производиться по следующим технологиям:

• С применением обсадной трубы;
• С использованием глиняной болтушки;
• Посредством использования проходного шнека;
• С использованием двойного вращателя;
• Посредством уплотнения грунта.

Достоинства буровых свай:

1. Возможность изготовление на месте застройки;
2. Длительный срок службы;
3. Относительная дешевизна проекта;
4. Высокая несущая способность фундамента;
5. Вариабельность толщины;
6. Минимальные требования к применению тяжелой техники (иногда можно и вовсе обойтись без нее);
7. Широкие возможности применения.

Однако есть и недостатки:

• По сравнению с ленточными и плитными фундаментами несущая способность низкая;
• Повышенные трудозатраты;
• Сложность изготовления свай на водонасыщеных грунтах.

Буросекущие сваи

Буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел

Это конструкции, технология монтажа которых повторяет буронабивные свайные элементы. Отличие в том, что буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел, которая служит для обустройства полноценной подпорки грунта. Применяются для строительства подземных парковок, тоннелей, переходов. Строительство по СНиП 2.02.01-83 данного типа разрешено на малой глубине – не более 30 метров.

Бурокасательные сваи

Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений

Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений, грунтовых вод. Как правило, этот способ используется при строительстве на ограниченном пространстве, а также для ограждения очень глубоких котлованов, для прорезки насыпей в грунтах, имеющих твердые крупнофракционные включения.

Преимуществами технологии являются такие показатели:

• Возможность проведения работ в условиях плотной застройки;
• Нет необходимости в обустройстве дополнительного водоотведения, водоотлива;
• Изготавливать бурокасательные сваи несложно как по трудовым затратам, так и оперативно по времени.

Стоимость

Расходы на создание винтового свайного фундамента зависят от количества устанавливаемых опор, их типоразмеров и способа обвязки.

В зависимости от типоразмера, средняя стоимость конструкций варьируется в пределах от 1000 до 3500 руб.

Цены на конструкции также зависят от наличия и качества антикоррозионной обработки. При возведении таких оснований также необходимо учитывать затраты на материалы для обвязки. Самый дешевый и доступный вариант — древесная доска. Металлические конструкции обойдутся в среднем в 2-3 раза дороже.

Средняя стоимость изготовления буронабивных свай составляет от 2000 до 4000 руб за штуку (для изделий с сечением 200-300 мм и глубиной заложения 1,5-2 м). Для небольшой беседки 3х3 м достаточно четырех опорных конструкций.

При самостоятельном монтаже можно сэкономить на услугах строителей, основным пунктом расходов будет покупка материалов:

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Подходят ли?

Свайные основания являются универсальными, поэтому могут использоваться при возведении любых сооружений, в том числе беседок. Главное условие применимости этих конструкций – подходящий состав почвы.

Виды опор

В большинстве случаев при строительстве свайных фундаментов для беседок используются конструкции двух типов: винтовые и буронабивные.

Винтовые изготавливаются в виде прочных металлических опор, обработанных антикоррозионным покрытием. Их устанавливают путем ввинчивания в почву, т.к. в нижних частях свай предусмотрены специальные винты, которые облегчают процесс погружения конструкции в грунт.

Плюсы и минусы

Свайный фундамент для беседки имеет множество преимуществ:

1. Дешевизна. Ресурсо- и трудоемкость строительства свайных оснований на порядок ниже, в сравнении с массивными конструкциями монолитного или ленточного типа.

2. Скорость монтажа. Свайные конструкции устанавливаются значительно быстрее, чем монолитные фундаменты.

Если обустройство цельных железобетонных оснований занимает до 1 месяца, то монтаж свай длится всего несколько дней.

Долговечность. При правильной установке свайные конструкции способны служить на протяжении 70-100 лет, сохраняя первоначальную несущую способность.

К минусам можно отнести относительно высокую стоимость в сравнении со столбчатым незаглубленным или мелкозаглубленным основанием. В случае небольшого веса и малых габаритов конструкции стоит предпочесть наиболее дешевый вариант.

Необычные версии

Оказывается, фундамент реально сделать даже из покрышек грузовика. Впервые этот метод придумал, а спустя некоторое время и запатентовал житель Санкт-Петербурга Михаил Семыкин. Народный умелец предложил укладывать в два слоя на ровную поверхность покрышки автобусов, троллейбусов или тракторов. При грамотной организации прочный фундамент может получиться из больших валунов и даже из подземных нор.

Из пластиковых труб

Главным преимуществом такого основания является доступная каждому третьему россиянину стоимость работ. Основу реально подготовить за 7 часов, а благодаря ее конструктивным особенностям автономная постройка возле дачи возвышается над землей примерно на 15 см. Этого вполне достаточно, чтобы защитить сооружение от подтопления.

Наличие свободных квадратов способствует оперативному монтажу не только наружных, но и внутренних коммуникаций. Даже если со временем возникнет желание сделать капитальный ремонт, яму выкапывать не придется.

https://youtube.com/watch?v=QarhHbz51hs

В данном случае пластиковые трубы служат несъемными опалубками, благодаря которым возможна правильная геометрия сооружения. Главное – придерживаться четкой последовательности действий, и тогда даже самая маленькая беседка из террасной доски прослужит минимум 30 лет.

Во избежание технических ошибок лучше воспользоваться инструкцией:

1. Освободить участок от корней многолетних растений и строительного мусора.
2. С помощью кольев и шнуров разметить свайное поле.
3. Учитывая особенности почвы и возможные нагрузки, выбрать оптимальное количество опор.
4. Проделать 2-метровые отверстия под трубы.
5. В местах дополнительной нагрузки установить плиты перекрытия.

Из покрышек

Имеется в виду нестандартный тип фундамента, приемлемый исключительно для легких построек из пиломатериалов или пластика

При этом важно помнить: чем больше шин, тем прочнее основа. Зазоры между покрышками лучше заполнять смесью из гравия и мелко подробленного кирпича

В качестве верхнего слоя сойдет плотный линолеум

В качестве верхнего слоя сойдет плотный линолеум.

Чтобы заливка получилась равномерной, на готовую основу нужно постелить листы рубероида. Вокруг покрышек – выстроить опалубку, окутанную деревянными бортиками. По окончании работ – уложить арматуру и забетонировать покрытие.

Минимальный срок эксплуатации такого фундамента нередко превышает 15 лет.

Из бочек

200-литровые бочки с толщиной стенок не меньше 1,5 мм – в списке наиболее популярных и относительно недорогих материалов для фундамента. Их можно использовать в строительстве террас, открытых веранд и деревянных беседок

Перед работами важно подготовить материал: снять съемные крышки, а если необходимо, удалить дно. В будущем такое изделие можно будет использовать в качестве опалубки

Для беседок площадью от 8 до 12 м² потребуются 4 опорных точки. При возведении более просторных построек – от 10 и больше. Для изоляции фундамента от наружных поверхностей на верхнюю часть бочек, залитых бетоном, нужно уложить слой гидроизоляции. При желании обечайки можно ввести в промерзшую почву, а при их монтаже прямо на землю желательно подготовить 12-сантиметровую компенсационную опору из песка.

Для правильной закладки такой основы необходимо:

1. Натянуть шнуры, по которым в последующем можно будет определить местоположение бочек.
2. Выкопать 60-сантиметровую яму под каждое изделие.
3. Сделать подушку из песка, поверх которой нужно уложить несколько слоев рубероида.
4. Засыпать зазоры между бочками рыхлой смесью.
5. Заполнить деревянное вместилище бетоном.

Из рубероида

Именно от качества гидроизоляции конструкции зависит ее устойчивость к неблагоприятным условиям. Поэтому до 40% специалистов предпочитают основу из рулонных материалов. Перед строительством их нарезают слоями и наклеивают на основу с помощью битумной мастики.

Как только материал пристанет к основе, фундамент можно засыпать почвой. В этом случае бетон, приготовленный для заливки столбов, уже защищен от грунтовых вод. В результате срок годности будущего сооружения увеличивается задолго до его ввода в эксплуатацию.

Иногда стоимость фундамента превышает расходы на капремонт дачного участка. Но поскольку речь идет о несущей конструкции, способной выдерживать большие нагрузки, экономии здесь не место.

Как правильно рассчитать расстояние

Существует много разных методик расчета винтовых свай. Большинство из них некорректно и не дают никакого полезного результата. Грамотный расчет можно сделать, руководствуясь СП 50-102-2003, где изложены все необходимые формулы и методики.

Проблема в том, что простых способов не существует, придется производить достаточно сложные вычисления с высокой вероятностью ошибки. Поэтому необходимо обращаться к специалистам или, как минимум, использовать онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные значения буквально за пару минут и совершенно бесплатно.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Браться самостоятельно за расчет фундамента, не имея соответствующей подготовки и опыта, настоятельно не рекомендуется из-за высокой вероятности ошибок и неправильного употребления различных специальных значений.

Если все-таки необходимо рассчитать шаг опор, следует сначала начертить план свайного поля (или использовать план первого этажа). Сначала сваи расставляют по всем углам и точкам примыкания стен.

После этого по линиям размещения нагрузки (несущих стен) распределяют сваи, исходя из их количества.

Иногда, при равномерном распределении веса по всем опорам, поступают просто — вычисляют общую длину несущих стен и делят ее на расчетное количество свай.

Например:

Вес дома — 300 т. Номинальная нагрузка на сваю — 5 т (ВС-108).

Общее количество свай:

300 : 5 = 60 шт.

Общая длина опорных линий — 40 м.

Тогда расстояние между соседними сваями будет:

60 : 40 = 1,5 м.

Ленточный фундамент и грунты: почему это так важно

При выборе типа фундамента важно точно знать две характеристики подлежащих грунтов: их несущую способность и пучинистость. Несущая способность выше всего у скальных грунтов; за ними следуют хрящеватые – смесь песка и глины с мелким камнем и щебнем

Песчаные грунты склонны к просадке, свойства песчано-глинистых (супесей и суглинков) зависят от соотношения глины и песка. Самая низкая несущая способность – у грунтов органического происхождения: торфа, сапропеля, ила

Несущая способность выше всего у скальных грунтов; за ними следуют хрящеватые – смесь песка и глины с мелким камнем и щебнем. Песчаные грунты склонны к просадке, свойства песчано-глинистых (супесей и суглинков) зависят от соотношения глины и песка. Самая низкая несущая способность – у грунтов органического происхождения: торфа, сапропеля, ила.

Строительные нормы запрещают опирать фундамент непосредственно на органические грунты со слабой несущей способностью. 

Также сложными считаются грунты водонасыщенные и имеющие переменную структуру слоев. Проблема слабых грунтов типична, например, для участков, находящихся на месте осушенных болот. Строительство дома на малозаглубленном ленточном фундаменте на таких грунтах теоретически возможно, но требует довольно затратных работ. Так, если глубина слабонесущего слоя не более 1 м, а под ним находится более «выносливый», то при строительстве слой слабого грунта вынимается и в траншее устраивается подложка из песка либо бетонная подготовка. Также плохой грунт иногда уплотняют механическим способом, заменяют подушкой из гравия либо армируют специальными сетками. Специалисты, однако, рекомендуют в таких ситуациях отказаться от ленточного фундамента в пользу свайного.

Пучинистость грунта прямо связана с его способностью удерживать воду, а морозным пучением называется увеличение объема грунта из-за расширения воды при ее замерзании.

Непучинистые грунты: твердые глины, малоувлажненные гравелистые, песчаные грунты при глубоком залегании грунтовых вод.

Слабопучинистые: полутвердые глинистые; незначительно водонасыщенные пылеватые и мелкие пески, крупнооблмочные грунты с содержанием глин и песка 10-30%.

Среднепучинистые грунты: тугопластичные глинистые, влажные пылеватые и мелкие пески, крупнообломочные грунты с содержанием глин и песка более 30%.

Сильнопучинистые и чрезмернопучинистые: мягкопластичные глинистые, пылеватые и мелкие пески с сильным водонасыщением.

На сильнопучинистых грунтах возможно строительство небольших (1-2 этажа) деревянных домов на малозаглубленном ленточном фундаменте из монолитного железобетона. Для более тяжелых домов будет необходим комплекс работ по понижению уровня грунтовых вод, организации дренажа и водоотведения.

Чем выше стоят грунтовые воды, тем более пучинистыми будут грунты независимо от их состава. Критический для строительства фундамента уровень грунтовых вод различается для разных почв и высчитывается по формуле: нижняя граница промерзания грунта (в метрах) плюс следующее число:

• пески – 0,8-1 м
• супеси 1 – 1,5 м
• суглинки 2 – 2,5 м
• глины 2,5 – 3,5 м.

При залегании грунтовых вод ниже указанных значений они не влияют на степень пучинистости грунтов.

Вообще же сооружение ленточного фундамента на сильнопучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод считается нецелесообразным: в таких условиях лучше всего себя показывает свайно-ростверковый фундамент.

Планируя строительство, лучше всего не экономить на профессиональном обследовании грунта на вашем участке: это поможет избежать больших проблем в будущем. Услуги специалиста стоят денег, однако это вложение себя оправдывает. Спасать дом, фундамент которого деформировался из-за ошибок в оценке свойств подлежащих грунтов, обойдется гораздо дороже.

Почему образовываются перекосы – причины

В том случае, если беседка из блоков по истечение некоторого времени начинает «беспокоить» своего владельца появляющимися на стенах трещинами и общим, хоть и не значительным, перекосом всей конструкции, значит при монтаже основания были допущены ошибки.

Основные причины возникновения перекосов фундамента являются:

• Уплотнение грунта под тяжестью конструкции – рыхлые почвы при нагрузке будут уплотняться, вызывая неравномерное оседание различных частей фундамента и изменение положения беседки в горизонтальной плоскости;
• Малая глубина залегания фундамента – при заливке фундамента на глубину менее уровня промерзания вспучивание грунта приведет к разрушению фундамента и оседанию постройки;
• Некачественный бетон – цементно-песчано-гравийный раствор с несбалансированным соотношением компонентов при отвердевании даст монолитную массу с прочностью значительно ниже требуемой, что приведет к образованию трещин и разрушению основания.