Расчет опор и ростверка
Свайный фундамент с ростверком
Особенность конструкции свайно-ростверковых оснований в том, что тут нужно правильно проводить расчеты количества, способа расположения, глубины заложений и несущего типа опор. В традиционном строительстве на обычных почвах расстояние между опорами составляет до 1.5 метра, а глубина погружения 1.5-2.0 метра с выступом над верхней кромкой поверхности до 3 метров.
Но опоры часто используются фабричные с уже готовыми техническими данными и длиной, поэтому теперь нужно пристальное внимание обратить на расчет ростверка. Расчет ростверка – это целая технология, где предусмотрен даже изгиб от влияния атмосферных сил и деформация или смещение за счет подвижек почвы
Как правило, для небольших сооружений используется ростверк высотой не менее 25 см и шириной минимум 40 см (но не меньше ширины несущих стен будущего здания)
Расчет ростверка – это целая технология, где предусмотрен даже изгиб от влияния атмосферных сил и деформация или смещение за счет подвижек почвы. Как правило, для небольших сооружений используется ростверк высотой не менее 25 см и шириной минимум 40 см (но не меньше ширины несущих стен будущего здания).
Отдельно нужно сделать расчет ростверка на изгиб. Он делается по граням колонн в сечениях, по ступеням ростверка и наружным граням конструкции. После получения всех отдельно взятых результатов они суммируются и умножаются на поправочный коэффициент 1.2.
Правила армирования ростверка
Рекомендации мастеров:
- Ростверк, каркас арматуры, опалубка устанавливаются строго по уровню. Монтаж ведется по строгим расчетам, со строительным уровнем.
- Оголовки свайных элементов помещают в горизонтальное пространство. Верхняя часть срезается, свая монтируется.
- Каркас фундамента воспроизводится из металла, перемычки устанавливают на расстоянии 2-5 сантиметров. Уменьшение рекомендуемого расстояния позволительно, но не меньше полутора сантиметров. Увеличение рекомендации нежелательно.
- Для соединения углов используются отлитые, закупленные элементы в форме буквы Г, П.
- В сечении опора — не менее 30 см, припуск организуется расчетно, под 50, количество кольев в поясе продольной части – от 3.
- Сварка – соединение прочное, но уступающее проволочной скрутке. Допустимо перестраховаться, применяя оба скрепления разом.
Сварочное соединение ровнее, не создает бугров.
Экономия на качестве в пользу количества, на количестве прутьев – необоснованная.
Процесс
Армирование монолитного блока – важный технический процесс, без которого о прочности здания разговор поднимать нельзя. Выполнение технологии работы, соблюдение инструкций поможет получить прочный фундамент.
Порядок выполнения работ
После того как будет завершена расчистка площадки, выполняют ее разметку. В ходе этих работ отмечают места установки свай и в каждом таком месте снимают слой грунта толщиной 25-30 сантиметров.
Рытье шурфов можно выполнять вручную или с помощью автоматизированного бура
На этом этапе уже необходимо точно знать ширину будущего ростверка, так как расстояние между вбитыми разметочными колышками будет соответствовать его ширине. Ямы под сваи готовят по всему периметру дома и в тех местах, где будут расположены несущие стены.
Углубление делается в зависимости от уровня промерзания грунта. Это значит, что в соответствии с полученными данными сваи углубляют на тридцать сантиметров ниже указанного значения плюс 20 сантиметров, которые необходимы для сооружения подушки. Дальнейший ход работ зависит от того какие виды свай будут использованы при строительстве. Опытные строители
Свайный фундамент с монолитным ростверком монтируется с использованием ребристой арматуры, диаметр которой составляет 14 миллиметров, а поперечные соединения делают из арматурных прутов с гладкой поверхностью диаметром не менее 10 миллиметров. Сам же ростверк сооружают, армируя его прутами с ребристой поверхностью и диаметром 12 миллиметров, а для поперечных креплений каркаса используют арматуру гладкую диаметром 8 мм.
Рекомендуем посмотреть видео, как происходит заливка свайных опор.
Все виды железобетонных конструкций, которые используются в качестве опор при создании свайного монолитного фундамента с ростверком разнообразны, но каждая из них требует качественного армирования. Именно от него зависит прочность и долговечность основания дома.
Опалубку ростверка начинают монтировать только после того, как будет установлены все опоры, выверен горизонт и сделан оголовок на каждой из них:
- монтируется палуба;
- устанавливаются щиты;
- собирается армированный каркас;
- выполняется армирование;
- заливается бетон.
Посмотрите видео, как происходит заливка ростверка на сваях бетонным раствором.
https://youtube.com/watch?v=ngrq2dsFfmU
Во время заливки в обязательном порядке проводят трамбование с помощью специального инструмента. Необходимо всю собранную опалубку заполнить бетоном за один раз. После окончания заливки и виброуплотнения нужно позаботиться о правильном уходе за поверхностью.
Ее укрывают пленкой, чтобы защитить от дождя и избежать избыточного увлажнения, или опилками и песком, защищая от пересыхания.
Как располагаются сваи в ростверке
Как правило, сваи располагаются в грунте строго вертикально, но в некоторых случаях они монтируются и наклонно.
Причем допускается установка нескольких свай в одном месте. Этот способ строительства применяют в случаях, когда есть вероятность возникновения горизонтально направленных сил. Хороший пример – если строительство происходит на участке с наклонами.
Также допускается точечное расположение свай под опорами. Это характерно при возведении навесов или строительстве крыши над открытой площадкой. Сваи устанавливаются под теми колоннами, которые удерживают крышу.
При строительстве частного дома небольшой этажности сваи допускается располагать как ленту. Их устанавливают в ряд, а иногда в два или три.
Нередко в местах, в которых планируется наличие большой нагрузки на грунт, располагается несколько свай на маленьком расстоянии друг от друга.Далеко не всегда и не во всех ситуациях можно применять традиционные фундаменты — ленточныйи плитный.В некоторых ситуациях они становятся слишком дорогими: на их обустройство может уходить до 40-50% стоимости всей постройки. Обычно такое происходит при строительстве в зонах с большой глубиной промерзания (ниже 2 метров) или на нестабильных, слабонесущих грунтах. В таких случаях часто лучшим выходом является свайно-ростверковый фундамент.
Формулы расчета
Чтобы выполнить расчет количества свай в фундаменте, необходимы два параметра – общий вес здания и несущая способность каждой в отдельности.
Расчет производится с использованием формулы.
Φ = m R F, где
R – расчетное сопротивление грунта, принимаемое.
F – площадь опирания.
m – коэффициент условий работы сваи в грунте (принимаем m=1).
Расчетное сопротивление грунта принимается для песков с любым уровнем влажности 3-4,5 кгс/см2, 1-6 кгс/см2, 5-6 кгс/см2.
На практике расчет прочности сваи определяется от марки бетона, который применялся при ее изготовлении. Цифра в марке бетона показывает, какую нагрузку способна выдержать свая на квадратный см ее веса. Например, свая из бетона М100, поперечного сечения 200х200 мм=400 см2 выдержит нагрузку в 40 000 тонн.
Сводные данные
Для удобства сведем данные в общий список:
Армирование буронабивного фундамента: арматурные стержни.
- При диаметре опирания в 150 мм, площадь опирания будет равна 177 см2, несущая способность сваи принимается равной 1062 кг.
- При диаметре опирания в 200 мм, площадь опирания будет равна 314 см2, несущая способность сваи принимается равной 1884 кг.
- При диаметре опирания в 250 мм, площадь опирания будет равна 491 см2, несущая способность сваи принимается равной 2946 кг.
- При диаметре опирания в 300 мм, площадь опирания будет равна 707 см2, несущая способность сваи принимается равной 4242 кг.
- При диаметре опирания в 400 мм, площадь опирания будет равна 1256 см2, несущая способность сваи принимается равной 7536 кг.
- При диаметре опирания в 500 мм, площадь опирания будет равна 1963 см2, несущая способность сваи принимается равной 11775 кг.
Данные по диаметру арматуры свай даны в разделе “Краткие сведения по технологии возведения буронабивного фундамента”.
А ее расход можно рассчитать так:
- Свая 150 мм – каркас из 3 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 6 м, гладкого – 0,75 м.
- 200 мм – каркас из 4 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 8 м, гладкого – 1м.
- 250 мм – каркас из 4 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 8 м, гладкого – м.
- 300 мм – каркас из 6 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 12 м, гладкого – м.
- 400 мм – каркас из 8 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 16 м, гладкого – м.
- С 500 мм – каркас из 10 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 20 м, гладкого – м.
Расчет общего количества свай фундамента
Расчет свай: количество свай, размеры.
Учитывая общий вес дома и его нагрузку на буронабивной фундамент, производится расчет необходимого количества свай. Оно пропорционально весу дома, который зависит от того, из какого материала он будет изготовлен. Если это газобетон – давление будет легче, если кирпич, то его вес будет значительно выше. Чем вес дома больше, тем больше нагрузка на фундамент, тем больше свай будет необходимо установить. Соответственно свайный шаг установки будет уменьшаться. Тут стоит запомнить один немаловажный момент, который поможет избежать ошибок при расчете. Существует ограничение по минимальному расстоянию между осями свай. Оно не должно превышать трех диаметров сваи. Несоблюдение этого расстояния принесет обратный результат – снизит их несущую способность, тет самым фундамент дома будет ослаблен.
Например, при диаметре сваи в 500 мм, которые чаще всего применяют при возведении кирпичного дома, имеющего буронабивной фундамент, минимальное расстояние между осями должно составлять более 150 см.
Какие сваи использовать
В свайно-ростверковых фундаментах можно применять любые сваи. Их выбирают исходя из грунтов, планируемой нагрузки дома.
Сваи делают из металла, бетона, иногда — дерева. Могут они иметь круглое или квадратное сечение. Различаются они и по способу установки:
Забивные. Они устанавливаются без бурения или выемки грунта.
Обычно — забиваются, потому так и называются. В частном строительстве используются редко: требуется специальная техника.Забивные железобетонные сваи используются чаще при строительстве многоэтажных домовБуронабивные. Сначала в грунте проделывается скважина, затем в нее устанавливается и закрепляется опалубка.
В нее — арматура, повышающая прочностные характеристики. Потом вся конструкция заливается бетоном.Железобетонные буровые. В этом случае тоже бурятся скважины, но в них устанавливаются (забиваются, но с меньшими усилиями) готовые железобетонные сваи.Винтовые.
Это металлические сваи, заостренные на конце и имеющие винтовые лопасти, разрезающие грунт. При больших глубинах необходима специальная техника, небольшие, длиной до 2-3 метров могут устанавливаться вручную.Один из вид свай — винтовые. Их можно использовать с ростверками из разных материалов под разные дома (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
В частном строительстве чаще всего используют буронабивные сваи.
Особенно популярны они при строительстве дач или бань. Могут использоваться и при строительстве небольших домов. Но если дачи и бани можно делать без расчета, то при строительстве дома очень желательно заказать проект.
Разные сваи бывают по форме: квадратного или треугольного сечения, круглые заполненные и круглые полые, иногда разрабатываются сложные формы специально под проект. По тому, как сваи передают нагрузку на грунт, они бывают:
- висячие;сваи-стойки.Чем отличаются сваи по типу работы (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
Висячие сваи имеют большую боковую поверхность и значительную часть нагрузки (до 60-70%) передают с ее помощью. Их используют, если несущей способности грунта на достигнутом уровне недостаточно для того, чтобы выдержать всю нагрузку, а дальнейшее углубление нецелесообразно. В этом случае наличие «пятки» почти ничего не меняет: основная нагрузка передается поверхностью, а не острием сваи.
Сваи-стойки наоборот, большую часть нагрузки передают через острие. В этом случае боковые стенки неразвитые и гладкие, а на конце сваи имеет смысл делать расширение.
Один из видов этого типа —сваи ТИСЭ. Они имеют цилиндрическое расширение внизу, из-за чего передают нагрузку на большую площадь. Также пятка не дает силам пучения поднять фундамент.
Как расставить на плане дома самостоятельно
При проектировании свайного фундамента собственными силами обычно поступают следующим образом.
На плане здания, нарисованного с соблюдением масштаба, обязательно закладывают сваи в углах и в местах пересечения с простенками. Если они отстоят друг от друга на расстоянии больше 3 метров, между ними ставят промежуточные опоры. Желательно чтобы сваи располагались одна от другой на расстоянии от 2 до 3 метров.
Сначала расставляют сваи по углам, потом под местами примыкания несущих стен
Принцип прост, но еще нужно определить необходимую площадь свай. А ее нужно рассчитать (скорее, подобрать).
Этапы строительства такого основания
Примерно так выглядит возведение свайно-ростверкового фундамента в ускоренном процессе
Если выполнять земельные работы самостоятельно, тогда лучше взять в аренду земляной механический бур. Только его стоит использовать, если покупаются заводские винтовые или набивные сваи. В случае использования инъекционных опор бур не практикуют.
Заливка свай. Это целая технология, способная существенно экономить средства и время. Оптимальный вариант состоит с нескольких этапов:
- Подготовка ямы на граничную глубину залегания подошвы сваи. Затем делается труба с рубероида или устанавливается готовая асбестовая полая трубка.
- Внутри трубки устанавливаются вертикальные слои арматуры с поперечным армированием, все соединения нужно делать только болтовыми, сварка запрещена из-за возможной деформации металла. Высота установки верхней плоскости арматуры составляет до 5 см. Это делается для соединения арматуры будущего ростверка с опорами.
- После проведения всех предварительных монтажных работ опоры заливаются бетонным раствором до уровня верхней кромки арматурного пояса.
Заливка свайно-ростверкового фундамента
Уже когда в опорах застынет бетон, можно приступать к обустройству ростверка. Тут уже сам строитель определяется, монолитный или сборный ростверк делать. Но есть ряд рекомендаций специалистов, которых нужно придерживаться, а именно:
- Запрещено делать пересечения ростверка с различными коммуникациями, особенно если используется мелкозаглубленная конструкция;
- Отклонение опор от вертикали должно составлять не более 5 см;
- Все стыки и швы в ростверке заделываются бетонным раствором с чистого цемента и песка или при содержании щебня мелкой фракции;
- Армирование ростверка обязательно в любом случае. Причем нижний пояс армирования нужно обязательно соединить с верхним поясом опор. Диаметр прутьев может быть различным, но не менее 1.4 см при длине одного звенья до 2 метров. Если такой длины арматуры нет, тогда нужно увеличивать количество горизонтальных поясов.
Понятно, что без обустройства цоколя в свайно-ростверковом фундаменте не обойтись, но технологий тут существует большое количество и каждый решает сам. Для жилых зданий утепление цоколя обязательно, а для хозяйственных построек делать его не обязательно.
Виды
Существуют разные варианты конструкции свайно-ростверковых оснований, различающихся по соответствующим признакам:
- Материал ростверка. Бывают деревянные, металлические и железобетонные конструкции. Выбор обычно бывает обусловлен весом и размерами постройки, особенностями климата и прочими внешними причинами.
- Высота конструкции. Различают погруженные в грунт и расположенные на дневной поверхности виды. С точки зрения долговечности и сохранности материалов предпочтительнее внешние конструкции, не имеющие контакта с грунтовой влагой. Погруженные в грунт — только железобетонные варианты, древесина и металл в таких условиях подолгу не служат.
Практика показывает, что погружение бетонной ленты в грунт нецелесообразно. При этом, открытый ростверк образует воздушный холодный зазор под перекрытием первого этажа, что затрудняет подвод коммуникаций и требует устройства специальных гидроизолированных траншей.
Это увеличивает трудозатраты и повышает расход материалов.
Свайно-ростверковый фундамент
Фундамент – бетонное основание, часто армированное, служащее надёжной основой под строительство дома, предотвращающее проседание, преждевременное разрушение.
Свая – технологический элемент основания здания, стержень разной формы (цилиндр, квадрат, винт), выполненный из дерева, металла, железобетона, заглубляемый в землю для придания прочности фундаменту. Погружаемые в грунт стержневые опоры минуют проблемные породы, достигая твердых устойчивых слоев, образуют надёжные, неподвижные узлы привязки несущего основания с землей.
Ростверк – дополнительный элемент столбчатых, свайных конструкций, формируемый в дневной зоне. Упрочняет несущие элементы (столбы, сваи), равномерно распределяет основную и дополнительную нагрузку, создаваемую домом. Делают из армированного бетонного пояса, закольцованного по контуру.
Сваи с ростверками применяются на сложных рельефах, в условиях пучинистых, слабых пород грунта.
- Если нужно построить дом рядом с водоёмом, решение только одно – свайный фундамент.
- Если грунт зимой заметно «гуляет», есть обоснованное подозрение, что грунт имеет сложную многопластовую структуру, свайное основание с ростверком — решение.
При пучинистых почвах требуется либо обустраивать «плавающие» поверхностные фундаменты, либо заглублять на значительные величины, что нецелесообразно. СРФ совмещают свойства и характеристики, с потерей физических нагрузок — весовые величины меньше, чем у заглублённых аналогов, невозможно построить цокольный этаж, подвальное помещение.
Буронабивной свайный фундамент
Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.
Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ
Особенности
ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.
Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ
Другие особенности буронабивного основания:
- Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
- Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
- Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.
При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).
Устройство
Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.
Общая технология устройства:
- Разметка расположения железобетонных опор.
- Бурение скважин и подготовка расширений в нижней их части.
- Изготовление и установка армирующего каркаса из рифленой арматуры диаметром 12-16 мм для буронабивных свай.
- Гидроизоляция скважин путем расположения в них рулонного гидроизоляционного материала.
- Заливка скважин бетоном с тщательным уплотнением для удаления воздуха из смеси.
Рисунок 14. Последовательность устройства свай с полусферическим расширением в основании
- Сборка опалубки для железобетонного ростверка.
- Изготовление армирующего каркаса и его связка с арматурой свайных опор.
- Бетонирование монолитной ленты.
Фото 15. Бетонирование монолитной ленты поверх железобетонных свай
Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.
Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:
Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.
Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб
Ленточный фундамент по буронабивным сваям
Технология укладки бурбонабивного фундамента
Буронабивные фундаменты представляют собой систему свай, которые монтируют ниже уровня промерзания и связывают между собой ростверком, чтобы придать конструкции дополнительную жесткость. Сваи устанавливают под местами, на которые будет приходиться наибольшая нагрузка: к примеру, под несущими стенами дома или колоннами.
В каких случаях целесообразен буронабивной фундамент
Описываемый вид фундамента рекомендуется выбирать владельцам пучинистых земельных участков или же тех, которые отличаются низкой несущей способностью.
Оптимальным выбором фундамент свайный буронабивной станет для строений: деревянных домов, сооружений из газобетона, кирпича или же построек каркасного типа.
Сильные стороны
О некоторых преимуществах уже было сказано выше. Давайте остановимся поподробнее на достоинствах буронабивных фундаментов:
- Универсальность. Буронабивные фундаменты можно применять практически на всех типах грунтов. Нередко именно этот тип выбирают, когда грунт отличается насыщенностью водой, сыпучий или наоборот скалистый.
- Строительные работы можно осуществлять в любое время года, не боясь морозов.
- Долговечность. Срок службы данного вида фундамента составляет более 100 лет.
- Одна свая способна выдерживать очень большую нагрузку
Фундамент ленточный буронабивной – в чем соль?
Одной из разновидностей фундаментов свайного типа считается ленточный буронабивной. Стоит отметить, что это одна из самых молодых технологий в современном строительстве. К ее отличительным чертам можно отнести возможность устройства на участках с высокой плотностью застройки.
Фундамент ленточный буронабивной чаще всего состоит из свай сечением от 150 до 400мм каждая. Чтобы построить объект средних размеров, их нужно рассчитывать из учета расстояния между сваями 1,5метра. В итоге стоимость готового дома обойдется намного ниже, если говорить о монолитном ленточном фундаменте на глубину промерзания.
Технология укладки
Несмотря на то, что буронабивной фундамент может похвастаться простотой технологии, при укладке важно соблюдать все правила. То есть, важно точно рассчитать глубину промерзания, глубину нахождения грунтовых вод, провести точный расчет расположения свай, а также глубину их укладки
Даже самая незначительная неточность может сказаться на прочности конструкции.
Итак, закладывая фундамент свайный буронабивной, первое, что мы должны сделать, так это определить глубину промерзания. Обычно с этим помогают справиться профессионалы. В подготовленные отверстия опускают трубы из асбестоцемента диаметром 150 мм и длиной 2 м. Над поверхностью земли нужно оставить сваи длиной примерно 50 см. После этого трубы заливают бетоном. После того, как раствор застынет, сваи соединяют между собой. Чтобы добиться большей прочности, используется арматура. Форму держит сам грунт. Для этого он пробуривается на глубину до 150 см.
Обвязка или свайный ростверк?
Фундамент – это группа свай, объединённая жёстким ростверком, который воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки, изгибающие моменты.
Такое определение прописано в актуализированной редакции СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
Главное, что надо понимать: устройство безростверковых свайных фундаментов недопустимо.
Расчётная нагрузка на сваю определяется с учётом веса ростверка и всего здания, поэтому проектом (в соответствии с СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений») его материал определяется одновременно с видом свай.
Если используется слово «обвязка», то оно применимо к сваям как основе лёгкого сооружения из бревна, бруса, каркасного здания.
Выражение «обвязка свайного фундамента брусом» означает, что ростверком в конкретном случае служит нижний венец дома, жёстко связанный со сваями.
