Проектирование свайных фундаментов: методика пректирования

Проектирование свайных фундаментов: методика пректирования

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний: по первой группе – по несущей способности грунта основания; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков; по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия N≤Fdk, где N – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН; Fd – несущая способность сваи; γk – коэффициент надежности.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия s≤su, где s – деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом; su – предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01-83* (табл. 9.2).

Расчет по перемещениям свайных фундаментов от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий up≤uu; ψp≤ψu

up и uu – расчетные значения соответственно горизонтального перемещения, м, и угла поворота, рад, свайного фундамента; ψp и ψu – их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ростверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений. Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геологических условий строительной площадки и имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условии строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка.

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несущую способность сваи Fd и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необходимое число свай и в кусте определяют по формуле n=γkN01/Fd, где N01 – расчетная нагрузка на куст, кН. Число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно размещать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно расстояние между осями свай принимается а = 3d, а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка 1d.

После размещения свай в плане и уточнения габаритных размеров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие , где Gf и Gg – расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ростверка, кН.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяю по формуле bp=d+2co+(m-1)ср, где с=0,1 м – расстояние от края ростверка до грани сваи; m число рядов свай; ср – расстояние между рядами свай, м.

Железобетонные ростверки ленточных свайных фундаментом рассчитывают как неразрезные многопролетные балки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-84.

Внецентренно нагруженный свайный фундамент. Предварительное число свай при внецентренном нагружении свайного фундамента определяют, так же как и при центральной нагрузке, по формуле n=γkN01/Fd, а затем увеличивают приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку, приходящуюся на отдельную сваю, в общем случае, когда моменты действуют в направлении двух осей, •определяют по формуле внецентренного сжатия.

Подбор оптимального числа свай и расстояний между ними прирасчете внецентренно нагруженных свайных фундаментов значительно облегчается при использовании номограммы, разработанной институтом «Фундаментпроект». Номограмма составлена для кустов с числом свай от 3 до 26 и обеспечивает наиболее полное использование их несущей способности.

Расчет осадки свайных фундамента. Сложность определения осадки свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагрузок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

методы, основанные на полуэмпирических и эмпирических зависимостях;

методы, основанные на принципах механики грунтов и в той или иной степени упрощенные в целях их применения как для ручного счета, так и на ЭВМ;

Расчет осадок свайных фундаментов производится водится по методу условного массивного фундамента. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рассматриваются как единый массив АБВГ(рис. 11.17, а), ограниченный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков – вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном c=htg(φII,mt/4), где h – глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φII,mt – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта: φII,mt=∑φII,ihi/∑hi, где φII,i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi.

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам by=ab(mb-1)+d+2c; ly=al(ml-1)+d+2c, где ab и al – расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; mb и ml – количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис.); d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление рII по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания R глубине, т. е. pII=NII/Ay≤R, где Ау=bу1у – площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; NII расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний NII=NII+NcII+NpII+NrII, где NII – расчетная нагрузка от веса здания или сооружении на уровне верхнего обреза фундамента, кН; NcII, NpII, NrII – вес соответственно сван, ростверка и грунта в объеме условного фундамента АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента определяется, как правило, методом элементарного суммирования.

Руководство по проектированию свайных фундаментов

Классическим руководящим документом при разработке свайных фундаментов является издание еще советского строительного института Госстроя СССР — НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Изданное в 1980 году, это «Руководство по проектированию свайных фундаментов» достаточно подробно описывает суть столбчатых фундаментом и порядок их разработки и строительства.

Общие положения по проектированию свайных фундаментов

Особо отметим, что свайные фундаменты делятся на два больших подвида:

  • Свайные фундаменты, строящиеся в регионах с вечной мерзлотой,
  • Свайные фундаменты, строящиеся в регионах среднею полосы.

Каждый из этих типов фундаментов имеет особенности в проектировании и строительстве. Кроме того, особая методика проектирования имеется и для свайных фундаментов, подверженных динамическим нагрузкам. Также специальная методика применяется и при строительстве на неустойчивых грунтах, например, имеющих полости или склонных к оползням.Таким образом, руководство Госстроя вполне подходит для индивидуального жилищного и бытового строительства на нормальных участках местности.

Виды конструкций свайных фундаментов

Согласно классическому руководству – свайный фундамент может проектироваться и строиться на предварительно искусственно уплотненном грунте и может принимать вид свайного поля.

Руководство рекомендует использовать типовые конструкции, которые наиболее популярны в вашем регионе.

Госстрой Советского Союза в этом руководстве особо предупреждает, что свайный фундамент может быть построен взамен ленточного. По мнению разработчиков руководства целесообразность замены ленточного фундамента столбчатым может возникать, если глубина проектируемого ленточного фундамента превышает 1,7 метра.

С особым вниманием необходимо отнестись к возможности проектирования столбчатого фундамента в том случае, если на вашем участке имеется слабый грунт, а также при повышенном уровне грунтовой воды.

Столбчатый фундамент на свайном грунте

Наиболее подходящими грунтами для строительства свайных фундаментов являются малосжимаемые их типы. Практически идеально подходят под строительство свайного фундамента, например скальный грунт, плотный песок, галечник).

Порядок проектирования свайных фундаментов

На начальном этапе проектирования свайных фундаментов в обязательном порядке проводятся работы по инженерно-геологическим и гидрогеологическим изысканиям.

В бытовых условиях это предусматривает бурение или выкапывание исследовательского шурфа, глубина которого не может быть менее 2,5 метров. Проводить такие исследования лучше всего весной в период максимальной высоты грунтовых вод. В ходе исследования вы определите не только, какие виды грунтов расположены на разных горизонтах под вашим участком, но и на каком уровне поднимается вода на участке при весеннем повышении.

Перед строительством свайного фундамента внимательно изучите почву

В том случае, если вы зафиксируете высокий уровень грунтовых вод, то вам необходимо предпринять меры для защиты конструкции фундамента от коррозии.

При подготовке проекта вам прежде всего необходимо определить количество свай для фундамента и их тип. Также необходимо определить их параметры, такие. Как длина и сечение. Кроме того, вычисляется и несущая способность свайного фундамента и каждой из его составных частей.

Исходные данные для проектирования свайного фундамента

Итак, перед тем как приступить к проектированию свайного фундамента, вы должны подготовить следующие исходные данные:

Схема расположения свай на участке

Результаты инженерно-геологического исследования на строительном участке,

  • Генеральный план строительства с участком. Обычно он изготавливается в масштабе 1 к 2000 или 1 к 500. На нем должны быть обозначены контуры строящегося здания. Также на плане должны быть отмечены места пробуренных исследовательских шурфов и расстояния до ближайших зданий.
  • Сведения о характеристиках грунтов на всех уровнях вашего строительного участка, а также сведения о состоянии грунтовых вод.
  • Места расположения всех строений на площадке,
  • Конструкция подвального помещения и цокольного этажа (если таковые будут присутствовать).
  • Расчетные данные о всех нагрузках, которые будут оказываться на фундамент.
  • Необходимость размещения в пространстве фундамента инженерных коммуникаций (например, водопровода, канализации, электрических кабелей или линий связи).

Особенности проектирования свайных деревянных фундаментов

При разработке свайного фундамента, в основе которого буду лежать деревянные сваи необходимо в обязательном порядке предусмотреть обработку конструкции специальными асептическими растворами, а также составом, предохраняющим сваи от поражения их насекомыми-древоточцами.

Читайте также:  Разметка фундамента: под дом, беседку, гараж, забор своими руками

При разработке проекта свайного основания, имеющего в своем составе деревянные сваи их необходимо размещать на глубине, которая минимум на полметра будет ниже, чем минимальный зафиксированный уровень грунтовых вод на вашем участке.

Виды свай для фундаментов

Согласно классическому руководству при строительстве фундаментов могут использоваться следующие вид свай:

Забивные сваи

Прежде всего это так называемые забивные сваи, то есть такие сваи, которые заранее изготавливаются на промышленных предприятиях или на строительном участке и затем забиваются в землю при помощи различных механизированных устройств, например механических молотов или вибропогружателей.

Также используются «сваи-оболочки». Такая свая также изготавливается на промышленном предприятии, однако внутри она имеет пустоту, которая впоследствии, после размещения в земле заливается бетонным раствором.

Буронабивные сваи

Наиболее популярными в индивидуальном строительстве являются буронабивные сваи. Их название образовано от двух действий, с помощью которых они формируются. На первом этапе происходит бурение – на строительном участке бурятся отверстия под будущие сваи. Они должны быть расположены под углами будущего здания, под местами примыкания стен. На протяженных прямых участках несущих стен опорные сваи должны располагаться не реже, чем через 2,5 метра.

После бурения отверстий в их нижней части может формироваться полость., более широкая по диаметру, чем основная свая. Это делается для того, чтобы свая имела большую площадь опоры и давила на грунт с меньшей силой. На дно скважины засыпается подушка из песка, которая после проливки водой тщательно утрамбовывается.

В качестве опалубки буронабивных свай используются различные конструкции. Так, часто делают по стенам квадратной в сечении ямы традиционную деревянную опалубку. Если скважина бурится при помощи механических буровых устройств – опалубку для свай имеет смысл сделать из труб большого диаметра. В таком строительстве могут использоваться трубы из практически любых материалов: асбестоцемента, металла или морозоустойчивого пластика.

Внутри опалубки монтируется силовой каркас из металлических прутьев и впоследствии заливается бетонным раствором с высокой маркой прочности.

Винтовые сваи

Очень популярным в последнее время становятся винтовые сваи. Они были описаны еще в классическом советском «Руководстве по проектированию свайных фундаментов», но в 21-м веке стали де-факто стандартом для возведения легких строений на приусадебных участков. Винтовая свая представляет собой большой шуруп, который может быть вкручен в землю без применения механических устройств, простой мускульной силой.


Проектирование и устройство свайных фундаментов

Фундамент на винтовых сваях – одно из самых простых, универсальных и доступных решений для загородного строительства. Однако для каждого конкретного строения необходимо подобрать основание, которое окажется наиболее прочным и долговечным. Для этого необходимо уделить особое внимание проектированию и последующему устройству свайного фундамента – важнейшего элемента конструкции здания.

Начальный этап проектирования свайных фундаментов

Перед тем как обращаться в архитектурную фирму или при достаточных инженерных знаниях пытаться спроектировать свайное основание самостоятельно, следует оценить особенности участка для строительства, продумать план строения и подобрать необходимые материалы. На сегодняшний день вы сможете выбирать из забивных, железобетонных, набивных, винтовых, буровых, висячих свай или свай-стоек.

Обсуждение плана постройки.

В зависимости от веса строения, его дизайна и числа свай владелец дома сможет установить:

  • одиночные сваи;
  • «кусты» из свайных изделий;
  • поле из свайных изделий;
  • ленточный фундамент на сваях.

Как производится проектирование и устройство фундамента на сваях?

Особенности проектирования фундаментов на сваях четко изложены в СП 50-102-203. Согласно этому своду правил при выполнении проектно-дизайнерских работ необходимо учитывать:

  • экологические требования;
  • сведения об опасности землетрясений в данной местности;
  • наличие неподалеку от места строительных работ других сооружений и объектов;
  • информация о нюансах конструкции здания и целях его применения;
  • расчетные нагрузки на основание строения;
  • данные геологического исследования почв.

В некоторых случаях нужна начальная оценка местности Тахеометром.

Что учитывается при создании проекта свайного фундамента?

Чтобы фундамент на сваях не разрушался на протяжении десятилетий, перед его монтажом следует обратить внимание на очень важные для строительства рекомендации:

  1. Если дом предполагается возводить в условиях экстремального климата и агрессивной окружающей среды, перед установкой рекомендуется ознакомиться с положениями СНиП 2.03.11.
  2. Проектирование предполагает наиболее надежные и доступные решения фундамента на сваях.
  3. Все необходимые стройматериалы, технологические решения, изделия и типы почв должны быть отражены в действующих стандартах, технических условиях и проектной документации. Замена чего-либо возможна лишь после консультации с инженерно-проектной организацией и согласования с владельцем дома.
  4. Все деформации фундамента на сваях, обусловленные природными факторами, обязательно строго учитываются во время закладки основания и контролируются в течение всего периода выполнения работ.
  5. Геологические исследования желательно поручать исключительно лицензированным компаниям, которые смогут учесть влияние закладки данного основания на близлежащие строения.
  6. Проведение проектных работ строго регламентировано техзаданием и учитывает тип сооружения согласно ГОСТу 27751.
  7. Монтаж свайно-винтового фундамента, который можно установить легко и просто, производится только после тщательного анализа условий окружающей среды и инженерно-геологических нормативов, а также изучения опыта установки таких оснований в подобных условиях.

Комбинированный свайно-плитный фундамент в сложных условиях гористой местности.

Проектирование свайно-винтовых оснований производится на основе свода правил СП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Для этого разработчику понадобятся следующие сведения:

  1. Данные о физико-химических характеристиках почвы. Их получают на основе геодезических исследований, предполагающих пробуривание экспериментальных скважин в грунте и изучение его характеристик. Глубина бурения зависит от типа почвы: если она нестабильна, бурение производится до нижних слоев грунта повышенной плотности. При большой площади дома бурение производится в нескольких местах свайного поля. Этот метод позволяет также определить глубину промерзания грунта и протекания подземных вод, а также их химический состав.
  2. В проектировании непременно учитывается положение об удалении плодородных почвенных слоев и их дальнейшем применении для восстановления плодородности земель под сельское хозяйство. В проекте также предусматривают изоляцию элементов основания, соприкасающихся с почвой, при выделении газов из земли в данной местности.
  3. Для проектирования и возведения свайного основания очень важно правильно определить его физико-химические характеристики, среди которых удельная масса, плотность и влажность грунта, его пористость, коэффициент удельного сцепления, угол внутреннего трения.

Пристань на сваях, постройка которой осложнена наличием воды и типом грунта.

Внешние нагрузки на свайно-винтовой фундамент

Очень важно точно определить максимальную нагрузку, приходящуюся на фундамент. Она зависит от:

  • класса ответственности строения;
  • этажности дома;
  • размещения внутренних стен;
  • стройматериалов, которые используются для возведения стен, перекрытий и крыши.

Исходя из этого рассчитывают вес строящегося дома.

Нагрузки, которые действуют на основание, делятся на постоянные и временные. Постоянные – это масса постройки и давление массива почвы. Периодические бывают:

  • кратковременными – нагрузки от снега и ветра;
  • длительными – вес обстановки дома и его жителей;
  • специального типа – сейсмонагрузки и потенциальное влияние на свайное основание взрывной волны.

Необычное здание на свайном фундаменте с неравномерным распределением нагрузки.

Алгоритм проектных работ

Используя СНиП 2.02.3.87, проектирование свайно-винтового фундамента выполняют следующим образом:

  1. Анализируют и оценивают информацию геологического плана, собранную на стройплощадке. На основании ее определяется глубина погружения свайных изделий и несущие свойства почвенных слоев – максимальная нагрузка извне, которую выдерживает участок почвы заданной площади. На это свойство влияет плотность почвенных слоев и их насыщенность влагой. Очень важно разделять несущие характеристики грунта и несущие характеристики основания: они могут существенно различаться, что требует сопоставления этих величин.
  2. Определяют вид и размеры свай, используемых для возведения основания.
  3. Рассчитывают несущие свойства свай любого типа в заданных природных условиях. После проведения теоретических расчетов, где учитывают несущие возможности почвы и все типы постоянных и краткосрочных нагрузок на фундамент, все результаты проверяют на практике, используя методы статического зондирования или динамической нагрузки.
  4. Рассчитывают необходимое количество свай. Оно зависит от массы строения и несущих особенностей почвы. Сваи обязательно устанавливают в углах сооружения, в местах схождения всех внутренних стеновых стыков и равномерно распределяют по периметру внешних стен дома через каждые пару метров.
  5. Сопоставляют практическое давление на одну сваю со стандартными показателями.
  6. Делают чертеж свайного поля для конкретного строения.

После оценки местности и прочих условий создается чертеж будущего здания.

Нюансы возведения фундаментов на сваях из железобетона

Здесь при разработке проекта обязательно учитывают сопротивление почвенных слоев под опорными поверхностями свайных изделий и сопротивление, действующее на их вертикальные стенки.

Для расчета используют формулу: Fd = Ycr*(Fdf + Fdr), в которой:

  • Ycr – коэффициент, отвечающий за несущие характеристики почвы (обычно равен единице);
  • Fdfсопротивление почвенных слоев под нижним элементом свайного изделия, вычисляемое по формуле: Fdf = Ycr*R*A, где:
  • Ycr – коэффициент работы свайного изделия в грунте;
  • Rсопротивление почвы под опорной поверхностью железобетонного изделия;
  • А — площадь (см 2 ) опорной поверхности;
  • Fdrсопротивление почвы к боковым стенкам столба сваи, которое находится по формуле: Fdr = u*Ycr*Fi*Hi, где Fi — сопротивление некоторых слоев почвы боковым поверхностям сваи; Hi — суммарная толщина почвенных слоев, касающихся боковой поверхности свайного изделия.

Примеры проектирования

В качестве исходного слоя для расчета берем шестой горизонт, представляющий собой слой из песчаных частиц среднего размера и плотности. Нижнюю часть свайного изделия помещают в слой почвы на глубину lнп ˃ 1 м или равную этой величине.

Верх ростверков под любые строения находится на границе планировочной отметки. Высоту ростверка определяют, исходя из условия максимальной надежности колонны и максимальной продавливающей нагрузки на ростверк:

где hcm — глубина стакана; hн — расстояние от нижней части стакана до основания ростверка.

По таблице стандартных подколонников для колонны 0,6х0,4 м глубина hcm = 0,90 м. Значение hн должно быть не меньше 0,4 м. То есть минимальная высота ростверка составляет Hp = 0,90 + 0,40 = 1,30 м.

Изучив справочные данные, берем нормативную высоту Hp = 1,35 м..

На рисунке расстояние между основанием ростверка и верхней частью опорного слоя l = 7,25 м.

Инженерно-геологические характеристики (нестабильные почвы вокруг свайного ствола) требуют тщательной заделки свайного изделия в ростверке. Берем lp = 0,40 м. Необходимая длина забивной сваи выходит: Lmp = l + lp + lнс = 7,25 + 1,00 + 0,40 = 8,65 м.

Читайте также:  Обустройство свайного фундамента вокруг подвала: делаем своими руками

Параметры проектирования свайных фундаментов

Если необходимо выяснить длину свайных изделий забивного типа с сечением 30х30 см для возведения ленточного фундамента свайного типа с цоколем, делают следующее. Нагрузки прилагаются по центру. Геологические особенности участка изображены на рисунке. Уровень пола цоколя берут на 80 см ниже уровня планировки.

В качестве основы под свайный фундамент принимают 6-й почвенный слой с песчаными частицами средней крупности и плотности. В этот слой свайное изделие погружают не меньше чем на 1 м.

Верх ростверка, который имеет толщину 0,4 м на уровне цоколя, вычисляем расстояние между основанием ростверка и верхней границей шестого слоя, составляющее 7,5 м (по рисунку).

Согласно законам приложения нагрузок выбираем свободное связывание свайных изделий в ростверке, которые заделывают на глубину 10 см. Поэтому расчетная длина сваи равна:

Lmp = l + lp + lнр = 7,5 + 1.00 + 0,10 = 8,60 м

Проектирование свайного фундамента занимает достаточно много времени, однако это залог длительного срока эксплуатации и надежности вашего дома.

Проектирование и устройство свайных фундаментов – достаточно трудоемкий процесс. Он требует тщательного исследования геодезических характеристик и всех видов нагрузки, приходящихся на основание.

Основы проектирования фундаментов на сваях

Если вы решили соорудить под свой дом основание на сваях, то вам понадобится информация о том, как выполняется проектирование и устройство свайных фундаментов. Вся информация собрана в руководство, которое было разработано ещё в советские времена. Чтобы вам было проще разобраться в особенностях и правилах проектирования и строительства свайных и столбчатых оснований, мы изложили основные принципы и положения в нашей статье.

Общие положения

Для начала стоит отметить, что в своде правил (СП) выделяется две большие категории свайных оснований:

  • конструкции фундаментов на сваях, которые возводятся в условиях вечной мерзлоты;
  • свайные основания, возводимые в средних широтах нашей страны.

Каждый из двух видов свайных фундаментов имеет отличия в процессе проектирования и строительства. Помимо этого, существует отдельная методика проектирования свайных оснований, поверженных динамическим нагрузкам. Также разработаны специальные СП для проектирования и строительства таких фундаментов на неустойчивых почвах, которые имеют пустоты или склонны к сползанию. Таким образом, можно сделать выводы, что руководством по проектированию и монтажу свайных оснований можно пользоваться в случае строительства жилого или производственного здания в нормальных условиях.

Выбор свайных конструкций

Руководство по проектированию свайных фундаментов гласит, что свайное основание может проектироваться и возводиться на грунте, который был предварительно уплотнён с помощью различных методик. Вся конструкция может выполняться в виде свайного поля.

Важно: нормы рекомендуют использовать типовые конструкции, которые наиболее распространены в регионе строительства.

Также нормами СП оговаривается, что свайные конструкции могут использоваться вместо ленточного основания. Такая ситуация может сложиться в случае, если отметка, на которой по расчёту должна находиться подошва ленточного фундамента, будет превышать 170 см.

С особой тщательностью стоит подходить к выполнению проекта столбчатого основания в условиях, когда территория строительства находится на слабых грунтах или наблюдается высокое стояние грунтовых вод.

Самым подходящим основанием для возведения свайного фундамента является мало сжимаемый тип почв. Идеальными породами для строительства свайного основания являются следующие породы:

  • скальный грунт;
  • галечник;
  • плотный песок;
  • крупнообломочные породы.

Согласно руководству для формирования свайного поля может использоваться один из следующих видов свай:

  • забивные;
  • буронабивные;
  • винтовые.

Забивные сваи

Забивные свайные конструкции изготавливаются из железобетона в заводских условиях. Это четырёхгранные конструкции с заострённым концом. Для забивания изделия в землю используется специальная механизированная техника (вибропогружатели или молоты). Иногда забивные сваи изготавливаются на участке. Для этого в землю забивается свая-оболочка с пустотой внутри. После этого пространство внутри сваи бетонируется.

Винтовые сваи

Большой популярностью в индивидуальном строительстве пользуются винтовые сваи, поскольку они могут быть закручены в землю без использования специальной техники. Конструкция выполнена из стальной трубы, на конце которой приварена винтовая нарезка.

Буронабивные сваи

Для установки такой свайной конструкции необходимо пробурить скважину. После этого в нижней части проходки делается полость чуть шире, чем сама скважина. Она нужна для формирования опорной подошвы под стойкой. Подошва бетонируется или засыпается песком с последующей трамбовкой.

Затем в скважину устанавливается несъёмная опалубка. Обычно для этих целей используют стальные, пластиковые или асбестовые канализационные трубы. Внутрь труб устанавливается арматурный каркас и заливается бетонным раствором с высокой марочной прочностью.

Обычно ещё на этапе проектирования такие сваи закладываются по углам сооружения, в месте пересечения стен, под колоннами, стойками и тяжелыми конструкциями (печью или камином). Под несущей стеной такие сваи располагаются с шагом 2,5 м.

Особенности проектирования

Проект свайного фундамента можно разрабатывать только после проведения гидрогеологических и инженерно-геологических изысканий. В итоге у вас будут все необходимые данные о типе породы, её характеристиках, глубине заложения грунтовых вод и отметке промерзания грунта в регионе строительства.

Для проведения таких изысканий в индивидуальном строительстве стоит придерживаться следующих правил:

  1. Необходимо выкопать или пробурить исследовательский шурф глубиной не меньше 2,5 м.
  2. Исследования лучше проводить в весенний период, когда высота стояния подземных вод максимальная. Так вы не столкнётесь с критическим повышением уровня грунтовых вод в ходе строительства основания и эксплуатации постройки.
  3. Желательно при бурении взять раздельные пробы породы, чтобы иметь полное представление о составе грунтов на разных горизонтах и глубине их заложения.

Важно: в случае обнаружения высокого УГВ на участке необходимо ещё на этапе проектирования предусмотреть меры по защите основания от коррозии и разрушающего воздействия влаги на бетонные конструкции.

В ходе разработки проекта определяются следующие основные моменты:

  • общее количество свай;
  • разновидность свайных конструкций;
  • определяются главные параметры (сечение, длина);
  • вычисляется несущая способность каждой сваи и всего свайного поля.

Исходные данные

Перед началом проектирования, после проведения инженерно-геологических изысканий вы должны собрать следующие материалы, которые будут использованы в качестве исходных данных:

  1. Генеральный план участка строительства с прилегающими территориями и строениями на них. Обычно такой план выполняется в масштабе 1:500 или 1:2000 (всё зависит от габаритов участка и размеров объекта). На план наносятся контуры будущего строения. Также на генеральном плане обозначаются места, где бурились шурфы для взятия проб и выполнения исследований. Также указываются все расстояния от проектируемого строения до окружающей застройки.
  2. Данные о составе и уровне грунтовых вод на территории строительства, а также информация о составе грунтов на разных горизонтах.
  3. На плане должно быть точно определено место расположения всех существующих и проектируемых строений, а также даны привязки каждого из них к границам участка.
  4. Если в проекте предусмотрены подвальные или цокольные помещения, то их конструкция должна оговариваться заранее.
  5. Сборные данные обо всех нагрузках, которые будут воздействовать на основание (вес строения, снеговые и ветровые нагрузки, вес инженерного оборудования и т.д.).
  6. Если через фундамент будут проходить какие-то инженерные коммуникации, то их место, диаметр и глубина заложения должны быть точно оговорены.

Нюансы проектирования деревянных свай

Если при проектировании свайного основания будут использоваться деревянные сваи, то на данном этапе необходимо предусмотреть мероприятия по защите конструкций от горения и гниения. Обычно для этого используются специальные антисептические составы, а также средства для защиты древесины от повреждения насекомыми.

При разработке свайного поля, состоящего из деревянных свай, глубина закладки элементов должна быть минимум на 0,5 м ниже минимального зафиксированного УГВ на участке строительства.


Расчет и проектирование свайных фундаментов

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе — по несущей способности грунта основания свай; по устойчивости грунтового массива со свайным фундамен­том; по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе — по осадкам свайных фундаментов от вер­тикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Расчет по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия

(11.13)

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

Fd — несу­щая способность сваи, определяемая любым из методов, изложен­ных в § 11.3;

γk — коэффициент надежности, принимаемый в зависимости от того каким методом была определена несущая способность сваи

Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грун­товым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок.

Расчет свайных фундаментов по предельному состоянию второй группы (по деформациям) при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия

(11.14)

где s — деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчетом;

su — предельно допусти­мое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемое по СНиП 2.02.01 — 83.

Расчет свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

Выбор конструкции свайного фундамента. Выбор конструкции свайного фундамента (вид свай, тип свайного фундамента и ро­стверка) производится исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений.

Тип и вид свай выбираются в зависимости от инженерно-геоло­гических условий строительной площадки и имеющегося оборудо­вания для устройства свайных фундаментов.

Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и уровня расположения подошвы ростверка. Нижние концы свай, как правило, заглубляют в плотные грунты с высокими расчетными характеристиками, прорезая напластования слабых грунтов. Заглубление забивных свай в грунт, принятый за основание под их нижние концы, должно быть не менее 1 м.

Тип свайного ростверка выбирается в зависимости от назначе­ния и конструкции сооружения. Чаще устраиваются фундаменты с низким ростверком, высокие ростверки применяют в основном в опорах мостов и в портовых гидротехнических сооружениях (набе­режные, пирсы и т. д.).

Глубину заложения подошвы низкого ростверка назначают в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения. Чаще всего ростверк располагают ниже пола подвала.

Читайте также:  Опалубка для столбчатого фундамента: из чего сделать, доски, трубы, рубероид

Определение числа свай в фундаменте и размещение их в плане. Центрально нагруженный свайный фундамент. Зная несу­щую способность сваи Fd и принимая, что ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки на все сваи фундамента, необ­ходимое число свай п в кусте или на 1 м длины ленточного фун­дамента определяют по формуле

(11.16)

где γk — коэффициент надежности

N — расчетная нагрузка на куст, кН, или на 1 м длины ленточного фундамента, кН/м.

Для отдельно стоящего фундамента (куста свай) полученное по формуле (11.16) число свай округляется в сторону увеличения до целого числа.

Сваи в кусте надо разместить таким образом, чтобы ростверк получился наиболее компактным, при этом сваи можно располагать по прямоугольной сетке или в шахматном порядке. Обычно рас­стояние между осями свай принимается a = 3d (при меньшем рас­стоянии между осями сваи трудно, а иногда и просто невозможно забить из-за чрезмерного уплотнения грунта межсвайного про­странства, а при большем — значительно увеличиваются размеры ростверка), а расстояние от крайнего ряда свай до края ростверка — 1d.

Где d– диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

Ростверки кустов свай конструируются как обычные фундамен­ты мелкого заложения и рассчитываются на продавливание колон­ной или угловой сваей, на поперечную силу в наклонных сечениях и на изгиб.

Если сваи куста работают только на сжимающую нагрузку, то достаточно их заделки в ростверк на 5. 10 см, если же сваи восп­ринимают выдергивающие нагрузки или моменты, то их связь с ростверком делают более надежной, для чего головы свай разби­вают и обнаженную арматуру замоноличивают в бетон ростверка. После размещения свай в плане и уточнения габаритных раз­меров ростверка определяют нагрузку N, приходящуюся на каждую сваю, и проверяют условие

(11.17)

Gf и Gg — расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на обрезах ро­стверка, кН.

Если условие (11.17) не выполняется, то необходимо выбрать или другой тип свай, имеющий более высокую несущую способ­ность, или увеличить число свай в фудаменте и повторить расчет.

Ширину ростверка ленточного свайного фундамента определяют по формуле

(11.20)

где со = 0,1 м — расстояние от края ростверка до грани сваи; т — число рядов свай, ср — расстояние между рядами свай, м.

Расчет осадки свайного фундамента. Сложность определения оса­док свайных фундаментов связана с тем, что они передают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай, при этом соотношение передаваемых нагру­зок зависит от многих факторов: числа свай в фундаменте, их длины, расстояния между сваями, свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

В связи с этим при разработке методов расчета осадок свайных фундаментов принимаются те или иные упрощающие допущения, снижающие их точность. С другой стороны, чем точнее расчетная схема отражает фактическую работу свайного фундамента, тем сложнее методика расчета.

Свайный фундамент при расчете его осадок рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании. Это означает, что сваи, грунт межсвайного пространства, а также некоторый объем грунта, примыкающего к наружным сторонам свайного фундамента, рас­сматриваются как единый массив АБВГ (рис. 11.17, а), ограничен­ный снизу плоскостью БВ, проходящей через нижние концы свай, а с боков — вертикальными плоскостями АБ и ВГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии с, равном

(11.23)

где h — глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка, м; φII,mt — осредненное расчетное значение угла внут­реннего трения грунта:

(11.24)

φII,i — расчетные значения углов внутреннего трения для отдель­ных пройденных сваями слоев грунта толщиной hi .

Рисунок 11.17 – Схемы условных фундаментов для расчета по второй группе предельных состояний

Размеры подошвы условного фундамента при определении его границ по этим правилам находим по формулам

(11.25)

где ab и al — расстояния между осями свай соответственно по поперечным и продольным осям, м; mb и ml — количество рядов свай по ширине и длине фундамента (на рис. 11.17, a mb = 3; ml = 4); d — диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м.

При определении осадок расчетная нагрузка, передаваемая условным фундаментом на грунт ос­нования, принимается равномерно распределенной.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия, чтобы среднее давление рII по подошве условного фундамента не превыша­ло расчетное сопротивление грунта основания R на этой глубине, т. е.

(11.27)

где Ay = byly — площадь подошвы условного фундамента, м 2 ; NII — расчетная нагрузка по второй группе предельных состояний, кН, определяемая с учетом собственного веса условного фундамента по формуле

(11.28)

где NII — расчетная нагрузка от веса здания или сооружения на уровне верхнего обреза фундамента, кН; NcII, NpII, NrII — вес соот­ветственно свай, ростверка и грунта в объеме условного фундамен­та АБВГ, кН.

Осадка свайного фундамента s определяется, как правило, мето­дом элементарного суммирования. Полная осадка фундамента не должна превышать ее предельного значения в соответствии с усло­вием (11.14).

|следующая лекция ==>
Расчет несущей способности свай при действии вертикальных нагрузок|Специальные субъекты

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 1675 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Особенности проектирования ЖБ фундаментов

На данной странице мы рассмотрим порядок проектирования фундаментов на ЖБ сваях согласно требованиям действующих СНиП. Вы узнаете, как производятся инженерно-геодезические, геологические и гидрометеорологические изыскания, и каким аспектам при проектировании фундамента необходимо уделять первостепенное внимание.

Порядок проектирования свайных фундаментов

Инженерно-геодезические изыскания

Первостепенным этапом проектирования свайного фундамента являются инженерно-геодезические изыскания, которые проводятся на отведенной под застройку территории. Данные изыскания необходимы для получения исходной информации о точных координатах расположения возводимого строения. Также в процессе изысканий определяются условия рельефа на строительной площадке.

Инженерно-геодезические изыскания предусматривают выполнение следующего спектра работ:

  • Рекогносцировочный анализ строительного участка – визуальный осмотр территории, направленный на выявление воздействий экзогенных геологических процессов (сдвигов грунта и изменений рельефа) на уже существующие сооружения;
  • Обустройство территориальной и планово-высотной планировки возводимого фундамента;
  • Внесение строящегося здания в кадастровые и инженерно-топографические планы;
  • Создание исполнительной геодезической документации.

Конечной целью инженерно-геодезических изысканий является получение проектной организацией рекомендаций по возможным изменениям геофизических условий на строительном участке, которые необходимы для правильного расчет запаса прочности свайного фундамента.

Инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания – ключевой этап определения грунтовых условий строительной площадки, на основании которых рассчитывается глубина погружения и типоразмер используемых свайных опор. Проведение данных работ регулируется нормами СП № 11-105 от 1997 года “Инженерно геологические изыскания для строительства”.

Рис: Бурение разведывательных скважин для забора проб грунта

Инженерно-гидрометеорологические изыскания

Инженерно-гидрометеорологические изыскания необходимы для выявления нагрузок, исходящих от атмосферной среды, которые в процессе эксплуатации будет испытывать свайный фундамент. К данным факторам относятся нагрузки от снегового покрова и давление ветра, которые отличаются в каждом конкретном регионе.

Конечная цель гидрометеорологических изысканий заключается в:

  • Выявлении условий эксплуатации будущего сооружения;
  • Разработка гидрометеорологического генплана территории;
  • Оценка факторов влияния строительства на экологическую ситуацию на территории объекта и, при необходимости, планирование природоохранных мероприятий.

Существуют нормативные строительные акты, в которых указаны усредненные атмосферные нагрузки на строительные сооружения в разных регионах России. Изыскания помогают установить фактические данные, которые впоследствии используются при проектировании.

Особенности проектирования фундамента на ЖБ сваях

По завершению всех инженерных изысканий проектировочная организация получает возможность, на основе приобретенных данных, определить несущую способность грунта строительного участка. На несущие характеристики грунта влияют его тип, плотность и влажность. В зависимости от грунтовых условий подбирается типоразмер используемых свай и глубина их заглублений. Усредненные несущие свойства разных видов грунтов вы можете увидеть в таблице.

Далее проектировщики определяют совокупные нагрузки, которые будет испытывать свайный фундамент. Данные нагрузки состоят из массы возводимого строения, эксплуатационных воздействий (массы людей, мебели либо производственного оборудования), давления ветра и снегового покрова.

Производятся расчеты по сопоставлению несущей способности свайного фундамента и расчетного сопротивления грунта.


Затем составляется план свайного поля и проектируется конфигурация обвязки свай. Определяется уровень заглубления ростверка (существуют поднятые, наземные и опущенные ниже глубины промерзания почвы ростверки) и его сечение. По формулам рассчитывается устойчивость спроектированного ростверка к изгибающим воздействиям, пучению грунта и давлению массы здания.

Важные моменты которые нужно учесть

Свайный фундамент – надежный, но весьма дорогостоящий фундамент, поэтому проектируя такое основания упор должен делаться на его максимальную долговечность.

Строительные нормы выделяют 4 группы долговечности сооружений:

  • До 20 лет (временные строения);
  • От 20 до 50 лет (сюда входят дома до 5 высотностью до 5 этажей);
  • От 50 до 100 лет (сооружения свыше 9-ти этажей);
  • Свыше 100 лет (группа общественных зданий).

Фундамент на железобетонных сваях пригоден для строительства сооружений 1-го класса ответственности, в который входят многоэтажные дома (от девяти этажей), производственные здания и сооружения с увеличенными эксплуатационными требованиями.

Услуги компании “Установка Свай”

Если вы планируете построить дом “на века”, требования к проектированию фундамента выходят на первый план. Специалисты компании “Установка Свай” занимаются данной деятельностью на протяжении более 12-ти лет, мы досконально знаем свою работу и выполняем ее с высочайшим уровнем качества, в строгом соответствии с строительными нормами и правилами.

Мы предоставляем услуги по исследованию грунтов на строительных объектах, проектированию свайных фундаментов и проведении статических и динамических испытаний свай. Наша компания готова взять на себя выполнения всего спектра свайных работ – от поставки железобетонных конструкций до их забивки с помощью высокопродуктивных копровых установок, которые способны погружать до 60 свай за одну рабочую смену.

Обращайтесь к представителям нашей компании по контактным телефонам, либо заполните форму “Отправить заявку“, и мы сами перезвоним для уточнения интересующих вас вопросов.

Полезные материалы

Железобетонный фундамент

Компания “Установка Свай” занимается обустройством свайных фундаментов для индивидуального и многоэтажного строительства.

Усиление фундамента сваями

Укрепление фундаментного основания сваями, позволят продлить эксплуатационный срок сооружения.

Свайные фундаменты с монолитным ростверком

Фундамент свайного типа с монолитным ростверком возводится в несколько этапов, включающих проведение земляных работ .

Добавить комментарий