Расчет свайного поля для фундамента
Одной из наиболее надежных опор для фундамента в современном строительстве считаются винтовые сваи. Если перед началом работ грамотно рассчитать размеры, диаметр и необходимое количество свай, то получится надежный фундамент. Свайное поле, должно быть до начала работ рассчитано грамотными специалистами, чтобы в процессе закладки фундамента не возникало осложнений. Как производятся необходимые расчеты? Какие особенности технического характера непременно нужно учесть, чтобы заложить надежный свайный фундамент?
Прежде всего, требуется вырыть специальный шурф, который должен быть на 50 сантиметров ниже глубины сваи. Производится оценивание слоев грунта. Рекомендуется изучить почву в нескольких местах.
Перед закладкой фундамента нужно рассчитать точную нагрузку, которую возводимое строение будет оказывать на опоры. Она состоит из суммарного веса фундамента, кровли, перекрытий, перегородок, стен. Кроме того, нужно учесть и вес снежного покрова.
В зависимости от типа постройки подбирается оптимальный диаметр постройки. Например, 108 миллиметровая свая идеально подходит для возведения двухэтажного каркасного дома. Для закладки фундамента под массивные ограждения или одноэтажные постройки чаще используются сваи, диаметр которых равен 89 миллиметрам.
Сваи размером 2,5 метра придадут постройке большую устойчивость. Производя расчеты нужно учесть перепады высот, которые имеются на территории, где происходит строительство. Профессиональный строитель всегда предусматривает определенный запас длины свай. Чаще всего он колеблется от двадцати до пятидесяти сантиметров. Вкрутив сваи в грунт, их следует выровнять по высоте, применяя специальный уровень.
Хотите заказать у нас фундамент? Свайное поле
Устройство и расчет свайного поля ⋆ Смело строй!
Конструкцию свайного фундамента составляют заглубленные в грунт сваи и ростверк – железобетонная лента либо плита, полностью повторяющая очертания строящегося здания. Для устройства такого типа фундамента необходимо выполнение соответствующих расчетов, составление исполнительных схем и чертежей, в соответствии с которыми возводится свайное поле.Для чего сооружается свайное поле
Свайное поле является одним из важнейших компонентов любого свайного основания. После проведения работ по обвязке ростверком порознь размещенных свай, его предназначение – основание для сооружения жилых и промышленных зданий, инженерных и гидротехнических сооружений.
В свайном основании каждого дома сваи с ростверком играют совершенно разные роли. Посредством ростверка объединяются сваи в единый монолит, это придает им дополнительную устойчивость и повышает сопротивляемость действию выталкивающих и горизонтальных сил. При этом нагрузкой от постройки равномерно нагружается каждая свая.Каждый из элементов свайного поля передает нагрузку от дома на объем грунта, в который помещена их опорная часть. При значительном заглублении свай (3-15 м) происходит вскрытие поверхностной сферы грунта и распределение нагрузки от веса дома в уже устойчивом и обладающем высокой плотность грунте, что имеет особое значение при строительстве на участках с неустойчивыми грунтами.
Строительство дома должно вестись по окончании обвязки свайного поля ростверком, выполняющим функции несущей конструкции для производства работ по кладке стен.
Виды размещения опор в ростверке сваи
Свайное поле
В зависимости от геометрической формы ростверка и проектной нагрузки от элементов конструкции сооружения, составляется исполнительная схема, согласно которой сваи могут быть размещены следующими способами:
- В форме свайного куста, то есть объединения нескольких компактно размещенных свай в единую конструкцию. При этом отношение сторон ростверка не должно превышать 1:5. Такой способ размещения используется под стойки, колонны, а также некоторые виды конструкций значительной высоты (к примеру, дымовых труб).
- Свайной полосой – под вытянутые основания значительной протяженности, например, набережных.
- В свайном поле, отличающемся от куста тем, что его устройство предусматривает объединение большего числа свай, к примеру, при строительстве дома на цельном ростверке.
Устройство поля свай
План свайного поля
Словарь строителя дает такое объяснение термину такое определение – площадка прямоугольной формы, на котором выполнено погружение опор согласно установленного плана по заранее определенной сетке.
В свайном поле опоры возводимого сооружения могут располагаться как рядами, так и в шахматном порядке. Заглубление свай производится так, чтобы отдаление наружной проектной кромки ростверка от линий осей свай равнялось величине диаметра опоры в плане.
Разработка проекта свайного поля
Перед тем, как приступить к разработке проекта, составлению плана и графика производства работ, исполнительных схем и непосредственно самому процессу строительства, необходимо выполнение исследования находящихся на стройплощадке грунтов. Определение характеристик грунта При выполнении исследований определяются:
- Несущие характеристики грунта;
- Водонасыщение почвы;
- Плотность грунтов;
- Глубина промерзания;
- Геологический разрез по типам грунтов в пределах стройплощадки.
Необходимость изучения состава грунта обусловлена тем, что реальную несущую способность каждой опоры определить по материалу ее изготовления не представляется возможным, так как величина сопротивления грунта зачастую оказывается меньшей, чем несущая способность опоры. Именно по этой причине характеристики свай определяются по характеристикам грунта, в который они заглубляются.
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.
Выполнение разметки
Выполнение разбивочных работ при устройстве свайного поля является одним из важнейших этапов выполнения предварительных работ перед заглублением опор. Такой процесс разделен на три этапа:
- Выноска базисных линий свайного поля (контуров фундамента) на стройплощадку из исполнительной схемы;
- Разметка точек забивки каждого из элементов поля по проектным чертежам;
- Определение нулевой линии свайного поля, то есть отметки, по которой выравниваются опоры после погружения в грунт.
Посмотрите видео, как правильно произвести разметку участка под сваи.
Разметка производится с использованием досок обноски, между которыми натягивается проволока или веревка таким образом, чтобы точки пересечения отдельных линий выноски в точности совпали с осью забиваемой сваи согласно исполнительной схемы.
При производстве работ составляется «Акт разбивки осей», являющийся одним из важнейших документов для устройства фундамента, к нему прилагаются исполнительные чертежи и необходимые схемы, а также указывается полная информация об интервалах между опорами, положении линий и отметки высоты каждой сваи.
Возведение свайного поля
Процесс устройства свайного поля дома принято начинать с подготовительных работ, в состав которых входят:
- Транспортировка на стройплощадку необходимой техники;
- Перевозка, разгрузка и укладка в определенные места требующегося количества опор;
- Разработка котлована, если такая работа предусмотрена проектом.
Посмотрите видео, как производится монтаж свай на подготовленном участке.
По окончании разбивочных работ копровой машиной производится заглубление свай в грунт согласно исполнительной схемы. Процесс производится в таком порядке:
- Копр устанавливается в точке забивки, свая фиксируется и при помощи лебедки и перетягивается к месту погружения;
- Осуществляется расстроповка опоры, она поднимется и располагается вертикально в точке заглубления;
- Производится закрепление опоры на мачте копра и стыковка ее со сваебойным молотом, выполняется проверка ее вертикального положения, а при забивке под наклоном – требующийся угол;
- Молотом копра по закрепленной свае наносится серия ударов до тех пор, пока не наступит отказ сваи на проектной отметке погружения.
Отказ следует ожидать в тот момент, когда значение погружения опоры от ударов копрового молота совпадет с расчетным значением по проекту и исполнительным схемам. Затем копровая машина переезжает на следующие точки и производит забивку остальных опор.
Свайный фундамент, расчет количества свай
Одной из основных задач, возникающих во время проектирования строительства будущего здания, является расчет нагрузки основной конструкции на фундамент. От полученных результатов зависит выбор типа фундамента и его конфигурация. Эта статья посвящена особенностям свайного фундамента дома и его преимуществам. Будут рассмотрены условия, при которых свайная конструкция наиболее предпочтительна, а также продемонстрированы примеры того, как рассчитать количество свай с учетом потенциальных нагрузок на фундамент и характеристик грунта.
Что такое свайный фундамент и из чего он состоит
Основой для этого типа фундамента служат полые стальные сваи, равномерно распределяемые по периметру будущих несущих стен дома. Внешняя поверхность покрывается защитным антикоррозионным слоем на основе цинка или полимерного материала, а внутренняя поверхность защищается бетоном, заливаемой в установленную сваю. Верхняя часть свай для фундамента соединяется посредством сварки с оголовком, который в свою очередь будет поддерживать ростверк – конструкцию, объединяющую отдельные сваи в единую основу. Чаще всего для изготовления ростверка используется бетон, стальные швеллеры и двутавры, реже – деревянный брус.
В отличие от ленточного или монолитного фундамента, также нагруженного по всему периметру здания, для монтажа не потребуется значительный объем земляных работ. Фундамент на сваях рекомендуется использовать в следующих случаях:
- Грунты, находящиеся под стройплощадкой, характеризуются неустойчивостью, высокой влажностью, усадкой под воздействием сезонных факторов;
- Застройка проводится на территории со сложным рельефом, на котором крайне сложно или невозможно установить обычные фундаменты;
- Климатические условия в местности, а также уровень грунтовых вод, согласно действующим правилам СНиП, вынуждают сооружать массивный бетонный фундамент, требующий значительных денежных вложений;
- При сооружении каркасного здания, как правило, используется именно свайный фундамент.
Виды свай для фундамента
Различают две основные категории, отличающиеся по способу противодействия осадкам свайных фундаментов: стоечные и висячие. Устойчивость висячей сваи обеспечивается за счет силы трения между внешней поверхностью и окружающим ее после погружения грунтом. Стоечные оснащены упором возле своих оснований, который удерживает конструкцию, основываясь на плотных слоях грунта под ним. А также упором служат лопасти винтовых свай, дополнительно трамбующие грунт во время монтажа.
Разделение свай по способу строительства:
По названию понятно, что данные сваи забиваются в грунт с помощью специальных механизмов (строительные пневмомолоты). Их особенностью является тот факт, что при забивании сила, воздействующая на нее, берется из расчета свайного фундамента. Таким образом, она погружается до глубины, на которой находится довольно прочный слой грунта, способный выдержать расчетную массу дома. Данный тип считается очень устойчивым, при забивании грунт вокруг нее и под ней дополнительно уплотняется. Монтаж забивных свай практически не используется при строительстве небольших домиков и частных коттеджей, так как требует применения сложной спецтехники.
Изделия состоят из стальной трубы и приваренных в нижней части лопастей либо это цельнолитая конструкция (что предпочтительнее в плане долговечности). Лопасти способствуют проникновению в грунт при ее закручивании, а после установки они удерживают на себе нагрузку на свайный фундамент и не дают ей проворачиваться. В верхней части изделия находятся специальные отверстия, с помощью которых свая ввинчивается в землю. При этом этот процесс вполне можно осуществить вручную, контролируя вертикальное положение во время работы. Внутренний объем заполняется бетоном для увеличения массы и защиты от коррозии.
Порядок установки буронабивных свай не предусматривает использование готовых металлоконструкций. Роль сваи в данном случае выполняет бетон, залитый в предварительно пробуренную скважину. Если грунт недостаточно плотный также потребуется опалубка. Этот способ достаточно прост в применении и подходит для индивидуального строительства. Единственный нюанс: расчетная нагрузка на сваю может оказаться слишком высокой для избранного в качестве основания слоя грунта.
В дальнейших примерах статьи, иллюстрирующих как точно рассчитать свайный фундамент, будут использоваться параметры предельной нагрузки винтовых свай. В следующей таблице вкратце перечислим наиболее распространенные марки данных изделий.
Таблица 1
Подробно о свайном фундаменте с ростверком
С одной стороны, ростверк выполняет функцию связного элемента для отдельных свай, с другой – это основа для остальной конструкции здания. Ростверк и сваи условного фундамента объединяются попарно (ленточный тип связки) либо объединяются все оголовки (плиточный тип). Ростверк для дома может изготавливаться из таких материалов:
- Армированный бетон. Бетонная лента укладывается на оголовки свай, расположенные на уровне земли. Во время проектирования также указываются места прокладывания неглубоких траншей, проходящих вглубь ростверка.
- Бетонный ростверк подвесного типа. Аналогичный способ, при котором между грунтом и ростверком оставляется зазор. Этот промежуток позволяет компенсировать возможные колебания грунта (в рамках нормы).
- Ростверк из железобетона. Основой служит двутавр и швеллер (для монтажа под несущие стены СНиП рекомендует) швеллер 30.
- Деревянные брусья. В последнее время практически не применяются.
Как рассчитать количество свай для фундамента
Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.
А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.
Чтобы посчитать количество и тип используемых свай необходимо учитывать множество параметров. Для упрощения задачи можно использовать специальный онлайн калькулятор, но для общего понимания процесса лучше пройтись по всем этапам расчета самостоятельно.
1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи
Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:
В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.
2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи
Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:
Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:
Таблица 2
Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.
А также для данных целей используется методика ввинчивания эталонной скважины. Ее применение зачастую требуется для расчета осадка свайных фундаментов на промышленных стройплощадках и при строительстве многоквартирных зданий, как того требует СНиП. Но при желании эталонная скважина может буриться и при индивидуальном строительстве.
3. Расчет нагрузки от конструкции здания
На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.
4. Подсчет требуемого количества свай
Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:
Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:
- Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
- Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
- Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;
Как правило, в процессе проектирования выясняется, что для соблюдения вышеперечисленных правил потребуется немного больше свай, чем показали расчеты.
5. Глубина установки свай и расстояние между ними
Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:
- Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
- Несущую способность грунта;
- Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
- Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).
Заключение
С помощью свайного фундамента можно достаточно быстро и за небольшие деньги соорудить прочное основание для жилой или нежилой постройки. В ряде случаев это единственный вариант, поскольку такому фундаменту не страшны осадки грунта, он легко возводится на сложном рельефе. Кроме того, по сравнению с традиционным ленточным или монолитным фундаментом, для монтажа свайной основы не потребуется большой объем земляных работ. Если провести правильный расчет свайного фундамента, он прослужит в течение десятилетий, не теряя функциональности.
Свайное поле. Планирование, разметка и установка.
13 Ноябрь 2016 Стройэксперт Главная страница » Фундамент » Расчет Просмотров: 7094
Современное домостроение различных масштабов и направленности (промышленное, гражданское, коммерческое) обладает большим выбором технологий, используемых на различных этапах строительства. Выбор оптимального варианта осуществляют проектировщики и собственники недвижимости на стадии разработки проектной документации. Один из самых популярных способов обустройства фундамента – это закладка свайного поля.
Свайное поле — что это и зачем нужно
Свайное поле – это основа свайного фундамента любого типа (винтовой, железобетонный, набивной). При возведении основания необходимо строго следовать прилагаемым схемам, так как правильная закладка свайного поля обеспечивает надежность всей конструкции и ее долговечность.
Обобщенно говоря: в точки на участке застройки монтируют специально подготовленные сваи, которые впоследствии обвязывают ростверками. Полученное основание и является свайным фундаментом. Ростверк является обязательным элементом для свайного фундамента. Он выполняет связующую функцию между всеми опорами и гарантирует равномерное распределение нагрузки между сваями. Создаваемая монолитная конструкция имеет отличные эксплуатационные характеристики для любого типа сооружений.
План свайного поля
Свайное поле передает нагрузку здания на грунт. Глубина заложения свай устанавливается в проекте и зависит от множества факторов:
- Тип и характеристики грунтов.
- Глубины грунтовых вод.
- Общего веса сооружения и мн. др.
Таким образом, строители выходят на плотный грунт и сваи передают напряжение на них. Возведение здания или сооружения допустимо только после правильной закладки свай, обвязки их ростверком и выжидания установленного периода застывания и трамбовки.
к оглавлению ↑Расчёт количества свай
Перед тем, как приступать к монтажу свай, необходимо выполнить ряд предварительных работ. Первым этапом является расчет свайного поля.
Эта процедура представляет собой детальный и математически обоснованный анализ распределения опор на строительной площадке. Он производится в несколько этапов:
- Проектировщик определяет общую нагрузку, которую создаст возводимое строение на основание.
- Рассчитывается несущая способность 1 сваи, закладываемой в фундамент.
- Общая нагрузка разделяется на характеристику одной опоры и таким образом определяется количество необходимых на конкретный объект свай.
При определении совокупной нагрузки, возникающей после возведения здания или сооружения, учитывают характеристики всех строительных материалов, будущее использование сооружения и общую площадь здания, а также отдельных конструктивных элементов.
В разработанных проектными институтами и утвержденных ГОСТах содержатся расчетные показатели нагрузки при эксплуатации каждого типа зданий. Они определены с учетом практического опыта. Для жилых зданий – примерно 150 кг/м2; при промышленном строительстве – 200 кг/м2.
Удельный вес 1 м2 стены
| Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем | 30-50 кг/м2 |
| Стены из бревен и бруса | 70-100 кг/м2 |
| Кирпичные стены толщиной 150 мм | 200-270 кг/м2 |
| Железобетон толщиной 150 мм | 300-350 кг/м2 |
При возведении нескольких этажей важно учитывать этажность и производить расчеты как для каждого этажа в отдельности, так и для всей конструкции в целом.
Удельный вес 1 м2 перекрытий
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 | 70-100 кг/м2 |
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 | 150-200 кг/м2 |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 | 100-150 кг/м2 |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м3 | 200-300 кг/м2 |
| Железобетонное | 500 кг/м2 |
Удельный вес 1 м2 кровли
| Кровля из листовой стали | 20-30 кг/м2 |
| Рубероидное покрытие | 30-50 кг/м2 |
| Кровля из шифера | 40-50 кг/м2 |
| Кровля из гончарной черепицы | 60-80 кг/м2 |
При расчетах необходимо учитывать регион, где происходит строительство. Для каждого района характерны уникальные средние показатели снежного покрова. При разработке проекта свайного поля обязательно высчитывают нагрузки от давления снежного покрова, исходя из среднестатистических наблюдений для конкретной местности.
Средний вес снежного покрова приведен в таблице:
| Для юга России | 50 кг/м2 |
| Для средней полосы России | 100 кг/м2 |
| Для сервера России | 190 кг/м2 |
Для получения указанных данных необходимо площадь крыши здания умножить на массу снежного покрова. К итоговому результату прибавляют 20% — это дополнительный параметр, называемый коэффициентом надежности.
Проектирование свайного поля требует особого внимания к расчетам. Необходимо достигнуть оптимального сочетания количества опор, их прочности и заглубления. Для этих работ важно иметь точные данные геологических и геодезических предпроектных испытаний.
В качестве примера таблица ниже содержит показатели несущей способности грунтов и винтовых свай:
Тип грунта | Расчетное сопротивление грунта *, кг/см2 | Несущая способность винтовой сваи, кг | ||||
| ВСГ-1 73/250 | ВСГ-1 89/300 | |||||
| плотный | ср. плотн | плотн | ср. плотн | плотн | ср. плотн | |
| Крупный гравелистый песок | 13.0 | 12.0 | 6378 | 5888 | 9185 | 8478 |
| Песок средней крупности | 12.0 | 11.0 | 5888 | 5397 | 8478 | 7772 |
| Мелкий маловлажный песок | 5.0 | 4.0 | 2453 | 1963 | 3533 | 2826 |
| Мелкий песок, насыщенный влагой | 3.0 | 2.0 | 1472 | 981 | 2120 | 1413 |
| Супеси сухие | 5.0 | 4.0 | 2453 | 1963 | 3533 | 2826 |
| Супеси, насыщенные влагой | 3.0 | 2.0 | 1472 | 981 | 2120 | 1413 |
| Суглинки сухие | 4.0 | 3.0 | 1963 | 1472 | 2826 | 2120 |
| Суглинки, насыщенные влагой | 3.0 | 1.0 | 1472 | 491 | 2120 | 707 |
| Глины сухие | 6.0 | 2.5 | 2944 | 1227 | 4239 | 1766 |
| Глины, насыщенные влагой | 4.0 | 1.0 | 1963 | 491 | 2826 | 707 |
И в конце, после получения всех расчетных данных, переходят к определению числа опор для конкретного проекта. Для этого общую массу делят на несущую способность одной сваи (как упоминалось выше).
к оглавлению ↑Разметка свайного поля
Схема свайного поля служит основой для выноса в натуру проекта. Эти работы выполняют квалифицированные геодезисты.
В чертеже определено положение всей конструкции и каждой сваи в отдельности на участке застройки. Инженер-геодезист, с помощью специального оборудования (электронный тахеометр, GPS-системы) определяет их фактическое расположение на участке и закрепляет арматурой с точностью до 1 см. В зависимости от сложности строения и требований точности, эти работы могут быть выполнены и рулеткой.
Тахеометр и GPS приемник геодезического класса
Процедура выноса в натуру (разбивки) свайного поля включает в себя несколько этапов:
- Вынос на стройплощадку базовых линий поля.
- Разбивка местоположения каждой сваи на участке.
- Определение нулевого уровня свайного поля (отметки, на которую должны выйти опоры после их закладки).
Важно надежно закрепить каждую точку и обеспечить их сохранность. В противном случае придется вызывать специалистов снова.
Для удобства рекомендуется использовать следующий метод: закреплять оси фундамента на обноски за пятном застройки. Затем между ними натягивают бечевку – точка пересечения двух нитей и есть место установки сваи. Так вы обеспечите их сохранность при перемещении людей и техники по площадке.
Разметка свайного поля с помощью бечевки
Обязательно используйте прошедший согласования план свайного поля – так вы избегаете нарушений и гарантируете законность выполняемых работ.
к оглавлению ↑Установка свайного поля
После выполнения всех работ по проектированию и последующему закреплению точек свайного поля на участке, вы можете переходить к монтажу.
На практике сваи располагают в форме нескольких фигур:
- Свайный куст – малое число свай, расположенных рядом. Ростверк в таком случае может иметь соотношение сторон 1:5. Оптимальный вариант для высоких конструкций, колонн.
- Свайная полоса – опоры располагаются в ряд. Подходят для вытянутых стен.
- Свайное поле – большое число свай, равномерно распределенных на площадке. Для зданий жилого и промышленного комплекса.
Перед работой необходимо доставить на объект всю необходимую технику. Обязательно иметь в распоряжении достаточное количество свай необходимых характеристик. Перед закладкой опор выполняется вертикальная планировка пятна застройки.
Если выбранные вами сваи винтовые, то их можно «вкрутить» собственными силами с помощью специальных приспособлений для такой работы.
Закрутка сваи вручную
Для погружения железобетонных свай применяют копровую машину. В данном случае работа включает в себя следующие этапы:
- Машина устанавливается в месте битья свая, к ней подтаскивается свая.
- После строповки сваи, ее выводят в вертикальное положение. Соблюдение вертикальности обеспечивает прочность конструкции и снижает риск разрушения сваи и работе копра.
- После стыковки со сваебойным молотом, начинается забивка сваи в грунт до необходимой глубины. В проекте закладывается ориентировочный отказ сваи – глубина, при которой она перестает входит в землю.
- После забивки всех опор проводят их выравнивание до установленной высоты. Чаще всего это выполняют рабочие с помощью отбойных молотков.
При закладке на каждое свайное поле должен быть разработан чертеж. Этот документ служит своеобразной инструкцией по проведению всего комплекса работ. Следование указанным расчетам гарантирует выход на проектируемые показатели всего строения. Поэтому особенно важно правильно осуществить установку свайного поля.
Расчет свайного поля
Порядок определения длины свай:
Определение длины сваи – это очень важный процесс, без него фундамент может оказаться ненадежным. Если неправильно выбрать длину свай, то это может привести к просадке Вашей постройки под собственным весом .
Длина сваи конечно же зависит от плотности грунта.
Проще всего определить какой у вас грунт, это просто взять лопату и выкопать землю, через небольшое количество сантиметров должен появится глина или песок, значит у вас благоприятных для возведения фундамента на винтовых сваях грунт. В данном случае правильным будет использование свай длиной 2,5 м Но может случиться , что вы увидели в грунте торф, или сразу стала появляться вода, что указывает на близкие грунтовые воды . И что же тогда делать? Здесь нам понадобится садовый бур. Его нужно вставить в образовавшеюся ямку и вкручивать, и переодически вытряхивать от земли. Всё это делать нужно, пока у вас на буре не появятся отчётливые кусочки глины или песка. После проделанной работы, нужно рассчитать расстояние до глины.
Порядок расчета количества свай:
Для того , что бы произвести правильный расчёт вам нужно придерживаться некоторого алгоритма
1. Возьмите план 1 этажа;
2. Расставьте сваи по всем углам этажа;
3. По внутренним и внешним углам расставьте сваи и на линиях их соединяющих расставьте сваи, одно из требований, чтобы расстояние было не более трех метров.
4. оставшиеся место заполните сваями ;
5. Определите место для печки, или камина. Это место усильте сваями, в зависимости от веса потребуется от двух до четырех свай.
6. Расставьте сваи внутри помещений, придерживаясь правила «расстояние между сваями не более трех метров» .
Если у вас возникли проблемы , пишите нам на электронную почту Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..
Также на главный инженер проконсультирует вас по телефону: +7-495-532-45-82; +7-929-511-22-57
Как выполнить расчет количества свай для свайно-винтового фундамента
Чтобы понять, как сделать расчет количества винтовых свай для дома, можно использовать калькулятор расчета свайного фундамента или рассмотреть пример, приведенный для каркасного дома. Характеристики здания:
- Один этаж с мансардой. Крыша, крытая металлочерепицей, вальмового типа, стены без фронтонов имеют одинаковую высоту;
- Межкомнатные перегородки толщиной 8 см выполнены из гипсокартона без шумоизоляции.
- Наружные стены с утеплителем толщиной 15 см, перекрытия деревянные.
- Высота фасада первого этажа 3 м, высота потолков 2,6 м.
- Высота стен мансарды 1,5 м.
- Размеры дома в плане 6×8 м.
- Общая длина межкомнатных перегородок 25 м
Для подсчета того, сколько свай нужно для дома, требуются данные о типе почвы и особенностях ландшафта. В приведенном примере расчета количества свай для дома строительство ведется на ровном участке с глинистым грунтом, несущий пласт залегает на глубине 3 м от поверхности. Средняя снеговая нагрузка составляет 170 кг/м2.
Для фундамента понадобятся сваи диаметром 108 мм и длиной 3,5 м. Свайные конструкции берут с запасом по длине — 3,8-4,0 м. Для расчета нагрузок принимается примерное количество опор, равное 10. Чтобы понять, как рассчитать свайный фундамент, сбор нагрузок лучше выполнить в форме таблицы. Все полученные значения округляются в большую сторону до целого числа.
Таблица 3. Сбор нагрузок.
Тип нагрузки | Коэффициент надежности | Расчет |
наружные стены | 1,1 | Площадь стен умножить на массу 1 м2. ((2 шт x 6 м) + (2 шт x 8 м)) x 4,5 м x 50 кг x 1,1 = 6930 |
внутренние стены | 1,1 | 2 шт (на двух этажах) х 3 м (высота стен первого этажа) х 8 м (длина) х 50 кг x 1,1 = 2640 |
межкомнатные перегородки | 1,2 | 25 м х 2,6 м (высота потолков) x 32 кг x 1,2 = 2496 |
перекрытия | 1,1 | 2 шт (пол первого этажа и пол мансарды) x 6 м x 8 м x 170 кг x 1,1 = 17952 |
кровля | 1,2 | (6 м x 8 м х 65 кг x 1,2) / cos45ᵒ (угол наклона) = 5317 |
фундамент (предварительно) | 1,05 | 10 шт x 48 кг (вес 1 сваи длиной 4 м) х 1,05 = 504 |
полезная | 1,2 | 2 этажа х (160 кг x 6 м x 8 м) x 1,2 = 18432 |
снеговая | 1,4 | 170 кг/м2 х 48 м (площадь кровли) x 1,4 =11424 |
По предварительным подсчетам сумма всех нагрузок на основание равна 65695 кг. В расчет принимается округленное значение 65,7 тонн. Далее проводится подсчет количества свай. Средняя несущая способность одной опоры составляет 6 тонн. Общий вес конструкции нужно разделить на это число: 65,7 т / 6 т = 10,95 шт. Округляем до целого, получаем 11 свай. Значение окончательно принимается, хотя и отличается от предварительного. Свайные конструкции будут установлены по углам и серединам наружных стен, а также в точках пересечения внутренних стен. Проектирование фундамента позволяет обеспечить устойчивое и прочное основание для постройки дома, избежать перерасхода материалов.
Расчет свайно-винтового фундамента | К-ДОМ
Установка свайно-винтового фундамента требует скрупулезного расчета. Для любого столбчатого фундамента определение места установки опор и расчет их несущей способности принципиально отличается от расчета монолитных фундаментов. В данном случае вес конструкции и прочие нагрузки распределяются не равномерно по всему монолиту, а приходятся на каждую отдельную сваю.
1. Нагрузки на фундамент
Основные нагрузки на фундамент несет вес будущей конструкции. Если строится дом, то для определения общей нагрузки необходимо знать вес
- Обвязки фундамент
- Нижнего перекрытия
- Стен внешних и внутренних
- Верхнего перекрытия и потолка
- Стропильной системы крыши
- Кровельного материала
- Инженерных коммуникаций
- Оконных и дверных блоков
- Отделочных материалов
- Крыльца и веранды, если они находятся на одном фундаменте с домом
Кроме того, на грунт, как конечную опору строения, оказывают нагрузки и сами винтовые сваи – чем больше будет диаметр применяемых труб, тем больше вес.
Основные нагрузки на фундаментВсе перечисленные параметры являются исходными и неизменными после постройки и ввода дома в эксплуатацию. Эксплуатация дома привносит новые нагрузки на фундамент, в частности
- Вес людей в доме
- Вес оборудования
- Вес мебели и бытовых приборов
- Вес снега на кровле
Очевидно, что эксплуатационные нагрузки будут непостоянными, но учитывать их в расчете нужно по максимуму.
Все указанные нагрузки являются вертикальными. Но кроме них при эксплуатации дома добавляются боковые воздействия:
- Сила ветра, давящая на стены и скат крыши
- Сейсмические нагрузки
- Силы пучинистости грунта зимой
- Конструкционные нагрузки, связанные с изменениями линейных размеров элементов здания (усушка древесины, увлажнение и проч)
Все нагрузки различаются не только по своей силе, но и по месту приложения, а также по времени воздействия. Различают следующие виды нагрузок:
- Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
- Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
- Статические – постоянные во времени
- Динамические – например, ударная нагрузка порывов ветра или вибрация от работы тяжелого оборудования
В некоторых случаях нагрузки могут совпадать, усиливая общее воздействие на опору, и это тоже должно быть учтено в расчете фундамента.
2. Основные опорные точки
При расчете необходимо иметь представление о том, как действуют те или иные нагрузки – отсюда можно определить положение опорных точек столбчатого фундамента. Для этого рассмотрим конструкцию здания и то, как перераспределяются по ней нагрузки.
Так, вес кровли и снега на нем передается на стропильную систему. Та, в свою очередь установлена на боковые стены и в некоторых случаях на верхнее перекрытие. Перекрытие тоже опирается на боковые и внутренние несущие стены. В некоторых случаях крыша может выступать за периметр основания дома и опираться на отдельные опоры – столбы или колонны – в этом случае часть нагрузок на стены уменьшается, но в устройстве фундамента должны быть предусмотрены дополнительные опорные точки.
Таким образом, очевидно, что вертикальные нагрузки со стороны кровли и крыши в основном направлены на стены здания.
Это означает, что опорные точки фундамента должны быть расположены в первую очередь под стенами. Как правило, опоры ставятся по периметру всего здания и по линиям расположения несущих стен. Сами стены со своим весом и нагрузками, переданными от верхней части здания, давят на обвязку фундамента.
Нижнее перекрытие оказывает давление в первую очередь на боковые опоры, т.е. на балки нижней обвязки фундамента – по периметру и в более сложном по поперечным балкам.
Как упоминалось выше, в здании могут иметься дополнительные элементы, повышающие общий вес дома. Примером может служить массивное котельное оборудование. Несмотря на то, что вес любых предметов, находящихся в помещении, передается более-менее равномерно на нижнее перекрытие, в таких особо нагруженных местах создаются дополнительные локальные нагрузки на сами балки перекрытия, точнее на участки, расположенные непосредственно под местом расположения оборудования.
Очевидно, что они требуются создания отдельных опорных точек.
Винтовые сваи в опорных точках3. Учет характеристик грунта
Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2 или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются
- Тип грунта
- Степень уплотнения
- Влажность
Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.
Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.
Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.
Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —
скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:
- Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
- Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
- Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
- Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин
Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:
- Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
- Средний песок – 4-5 т/м2
- Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
- Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
- Супесь – 2,5-3 т/м2
- Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
- Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
- Суглинок – 2-3 т/м2
- Глина – 2,5-6 т/м2
- Влажная глина – 1-4 т/м2
Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.
Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.
Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.
4. Определение параметров свай
Для того, чтобы определить параметры свай, устанавливаемых в качестве фундамента, необходимо знать их несущую способность. Расчеты показывают, что допустимая нагрузка на сваю зависит от диаметра трубы, толщины стенки, длины сваи и ширины лопасти.
Теоретически несущая способность сваи рассчитывается по формуле
F=S*Ro
S – площадь опоры, т.е. лопасти
Ro – прочностная характеристика грунта
Поскольку учет параметров грунта взят не из геологических исследований, а из таблиц, необходимо применить понижающий коэффициент. В большинстве случае он берется равным порядка 1,4-1,7, то есть фундамент рассчитывается с запасом прочности до 70%.
Опытным путем установлены усредненные характеристики различных свай. Так сваи диаметром 108 мм способны выдерживать нагрузку до 5-7 тонн. При диаметре 89 мм – предельная несущая нагрузка – около 3-5 тонн. Самые тонкие сваи диаметром 73 мм способны выдержать до 3 тонн веса.
Выбор длины винтовой сваи зависит в основном от типа грунта, на которую будет опираться лопасть. Так на участках с устойчивым грунтом достаточно длины сваи 2,5 метра. Окончательный выбор должен учитывать запас на перепад высот на участке под строительство.
5. Расчет количества свай
Из предыдущего параграфа видим, что количество свай на тот или иной фундамент можно определить, разделив общий вес дома на несущую способность одной сваи.
Приведем приблизительный расчет количества свай для обычного дома.
Так, вес его будет складываться из веса всего здания, умноженного на коэффициент надежности для того или иного типа конструкций. Он равен при постоянной нагрузке:
- Для деревянных конструкций – 1,05
- Металлических конструкций – 1,2
- Стяжек, изоляции – 1,3
- Для снеговой нагрузки – 1,4
6. Распределение свай по площади фундамента
Существуют основные правила распределения свай:
- В обязательном порядке сваи устанавливаются под углы здания. Это самые напряженные точки, так как здесь сходятся нагрузки как минимум от двух стен.
- При необходимости под каждую стену устанавливается еще одна или несколько свай, в зависимости от длины стен, в том числе и внутренних несущих
- В участки с повышенной нагрузки сваи также устанавливаются по углам.
Приведем расчет количества свай для дома с мансардой, который оказывает нагрузку на фундамент до 50 тонн с учетом приведенных коэффициентов.
Количество, необходимое для возведения фундамента для такого дома:
- Сваи диаметром 108 мм – 50/6= 8,3 сваи. Реально требуется 9 свай.
- Сваи диаметром 89 мм – 50/4=12,5 свай. С запасом берется 13 свай.
При прямоугольном сечении 6х4,5м и одной несущей стене 6х3 м сваи устанавливаются: 4 по углам, остальные вдоль стен.
Рассмотрим применение сваи 89 мм. По углам здания ставится 4 сваи. Две сваи устанавливаются по концам внутренней несущей стены. Таким образом, остается 13-6=7 свай. Одну целесообразно установить под среднюю точку несущей стены, а остальные распределить по периметру. Если добавить еще две сваи, то на каждую из боковых стен (кроме угловых) будет приходиться по 2 сваи. Тогда шаг их установки оставит 1.5 метра, что вполне соответствует хорошему запасу прочности.
План свайного поля7. Заключение
Расчет фундамента имеет большое значение в закладке основы под строительства, особенно на слабых грунтах и естественных уклонах площадки под постройку дома. Его можно провести самостоятельно, но при строительстве большого дома лучше обратиться к специалистам.
Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях и имеет наработки в расчете фундаментов любой сложности. Мы готовы оказать консультационные услуги, провести контрольное вкручивание и дать компетентные рекомендации по использованию того или иного типа фундамента, а также установить свайно-винтовой фундамент под ключ.