Устройство свайного фундамента с ростверком для частного дома

Устройство свайного фундамента с ростверком для частного дома

При верном расчете количества свай и глубины их погружения фундамент не будет подвергаться воздействию влаги и промерзать, поэтому в некоторых случаях может быть предпочтительней ленточного. В местах небольших перепадов рельефа, когда выравнивать склон нерентабельно, возможно использование комбинации обычного ленточного и свайного фундаментов.

Как выбрать нужный диаметр винтовых свай

Винтовые сваи для основы под строения могут отличаться по размерам. Одна из основных их характеристик – это диаметр, который может составлять несколько стандартных величин от 57 до 108 мм. Размер свай в поперечнике тесно связан с весом того дома, под которым будут располагаться винтовые конструкции.

• Для нетяжелых оград, заборов, достаточно приобрести сваи самого маленького диаметра.

• Сваи 76 мм могут выдержать до 3000 килограмм, они легко справятся с весом небольших построек хозяйственного назначения, укреплённых заборов и т. д.

• Сваи, имеющие в диаметре 89 мм, выдерживают веса от 3 до 5 тысяч килограмм. Они используются как основа для одноэтажных домов, щитовых или каркасных, в фундаментах разнообразных пристроек, сараев или тяжелых заборов.

• Если выбрать сваи 108 мм, то их несущая способность составит до 7 тонн. Они подойдут как основа для двухэтажных домов из каркаса, пеноблоков или бревен.

Общие сведения о технологии

Расчет количества винтовых свай для свайного фундамента проводят с учетом предельных состояний по группам.

несущую способность грунта;

основания при наличии сильных нагрузок;

прочность материалов свай и ростверков (верхней части опор, распределяющей вес).

смещения, повороты при горизонтальном давлении;

осадки оснований при воздействии вертикальных взаимодействий;

возможность образования трещин, деформации в ж/б конструкциях.

Проектирование такого типа фундамента разрабатывают на базе законодательных и нормативных актов:

СНиП 2.03.01. «Конструкции из бетона и железобетона».

СНиП 2.17.77 «Свайные фундаменты».

Выполнения установленных в этих документах требований обязательно.

Перед тем как воспользоваться услугами строительной компании, можно самостоятельно провести расчет свайно-винтового фундамента онлайн. Результат может быть неточным. Рекомендуем обратиться к профессионалам. Они используют специализированное ПО для проведения вычислений и проектирования. Популярные программы:

ZWCAD – по функциям является аналогом более дорогостоящего ACAD.

Использование подобных технологий позволяет точно разработать модель будущего фундамента, предотвращая возможные разрушения конструкции.

Порядок расчета

Чтобы в будущем не возникло проблем, рекомендуется перед началом монтажа провести предварительные расчеты. Расчет фундамента на винтовых сваях и его проектирование включает в себя:

1. изучение основания под здание (геологические изыскания);
2. сбор нагрузок;
3. расчеты;
4. чертежи;
5. составление смет.

Выполнение всех этих пунктов обязательно. Пропуск какого-либо из них может привести к недостаточной несущей способности или перерасходу материалов.

Изучение характеристик грунта

При строительстве капитальных объектов должны проводится инженерно-геологические изыскания и лабораторные исследования почвы. Для этого выполняют бурение скважин с выемкой проб грунта. Глубину скважин для каждого строения определяют в индивидуальном порядке. Эти работы выполняются специалистами и их стоимость достаточно высока.

При строительстве индивидуального дома к услугам геологов можно не прибегать, а выполнить исследование грунта самостоятельно. Для этого выкапывают шурф глубиной на 50 см ниже глубины сваи и дают оценку найденным слоям грунта. По возможности изучение почвы производят в нескольких точках, одна из них обязательно должна располагаться в самой низкой части территории. Также работы можно вести с помощью бура, оценивая грунт на его лопастях.

Важно выяснить тип грунта и наличие в нем водонасыщенных слоев. Вода значительно снижает несущую способность. Если обнаружена небольшая линза плохой почвы можно попробовать расположить сваи таким образом, чтобы обойти ее. Одним из достоинств свайных фундаментов является то, что обеспечение несущей способности осуществляется не только за счет опирания на нижний слой, но и за счет трения по всей поверхности сваи.

Сбор нагрузок

Чтобы произвести грамотный расчет, необходимо вычислить нагрузку, которую коробка здания оказывает на опоры. Величину находят путем сложения следующих значений:

• вес стен и перегородок;
• вес перекрытий;
• вес кровли;
• собственный вес фундамента;
• полезная нагрузка;
• вес снегового покрова.

Для каркасного дома при вычислении можно воспользоваться таблицей.

*утеплитель укладывается для повышения звукоизоляции.

Значения веса фундамента приведены только для крайних длин, в среднем, масса одного погонного метра сваи диаметром 108 мм находится в пределах 10-13 кг, диаметром 133 мм — 14-16 кг, диаметром 89 мм — 9-7 кг. Точный вес сваи определенной длины можно узнать у производителя.

Для определения снегового района строительства пользуются картами из СП «Строительная климатология». Если угол наклона кровли составляет 60 градусов и более, снеговую нагрузку не включают в расчеты.

Приведенные в таблице значения являются нормативными, чтобы получить расчетные, их нужно умножить на коэффициент надежности, указанный ниже.

· изоляционных слоев, засыпок, стяжек:

o изготавливаемых в заводских условиях

Диаметр винтовых свай

Чтобы произвести грамотный расчет свайного поля необходимо подобрать их диаметр. Чаще всего для индивидуального строительства применяются изделия диаметром 108 мм. Они подойдут для каркасного дома высотой в два этажа. Одно изделие способно выдержать нагрузку 5-7 тонн.

Если необходимо рассчитать фундаменты под массивные и высокие ограждения или одноэтажные каркасные постройки стоит остановить выбор на сваях диаметром 89 мм. Одно изделие в этом случае сможет выдержать нагрузку 3-5 тонн.

Под подсобные сооружения, навесы, небольшие заборы достаточно будет использовать сваи диаметром 76 мм. Несущая способность до трех тонн.

Длина винтовых свай

Для свайного фундамента на участках с устойчивыми грунтами достаточно будет использовать изделия длиной 2,5 м. В этом случае также необходимо учитывать перепады высот территории и предусматривать дополнительный запас. Опирание свайного поля по всему периметру должно происходить на одном уровне.

Для возведения свайно-винтового фундамента на грунтах с плохими характеристиками выполняют изучение грунта с помощью бура. Им нужно дойти до глинистого слоя. Длину сваи назначают так, чтобы она входила в этот слой.

Можно применить так называемый «метод контрольного вкручивания» — в отверстия внутри тела сваи заводится лом, на него одевают трубчатые рычаги, два работника перемещают их по кругу, создавая крутящий момент, третий контролирует вертикаль ствола пузырьковым уровнем, при резком увеличении усилия затяжки (обязательно ниже отметки промерзания) работы прекращаются. Таким образом определяют глубину залегания несущего пласта и определить необходимую длину свай.

Важно! Расчет свайно-винтового фундамента должен предусматривать запас по длине. Если длина изделия больше, после монтажа его можно легко обрезать до нужного значения с помощью режущего инструмента по металлу. Запас рекомендуется предусматривать 0,2-0,5 м в зависимости от сложности рельефа местности.

Количество изделий для свайного поля

Зная диаметр и несущую способность одной сваи поля и нагрузку от всего дома, можно рассчитать их количество. В этом случае окончательную цифру из сбора нагрузок, умноженную на коэффициенты надежности, необходимо разделить на несущую способность одного изделия. Расчет достаточно прост и при наличии всех исходных данных не вызовет затруднений.

После того, как определено количество винтовых изделий для свайного фундамента, необходимо равномерно распределить их по периметру стен. В обязательном порядке опоры устанавливаются под углы дома. После определения количества и шага, по возможности нужно выполнить чертеж или эскиз будущего фундамента на сваях, это позволит избежать ошибок при монтаже.

Как рассчитать осадку свайного основания?

Схемы забивки свай: А – рядовая; Б – спиральная; В – секционная.

Для свайного фундамента важно определить осадку. Среднее значение для давления составляет 245,46 кПа, при этом учитывается число слоев для грунта на участке строительстве в пределах определенной глубины, удельный вес для каждого слоя, толщина слоя. Получают такие значения:

• на поверхности грунта на участке: δzg = 0 и 0,2 δzg = 0;
• на границе для 1 и 2 слоя грунта: δzg – 0,02*2,5, то есть δzg 1 сл. = 0,05 Мпа, 0,2 δzg1 сл. = 0,01 Мпа;
• на границе 2 и 3 слоя: δzg2 сл. = 0,05+0,02*3,5, то есть δzg 2 сл.= 0,12 Мпа, 0,2 δzg 2 сл. = 0,024 Мпа;
• на границе грунтовых вод δzg 3 сл. = 0,12 Мпа, то есть 0,2 δzg 3 сл. = 0,024 Мпа;
• аналогичным образом получаются такие значения: δzg 4 сл. = 0,2 и 0,2 δzg 4 сл. = 0,04 Мпа; δzg 5 сл. = 0,2792 Мпа, 0,2 δzg 5 сл. = 0,0558 Мпа.

На уровне подошвы свайного фундамента : δzg = 0,02*1,7+0,05 = 0,084 Мпа, значит 0,2 δzg0 = 0,0168 Мпа. Под подошвой дополнительное давление в таком случае будет равно Р0= РСР – δzg0 = 0,246-0,084. Давление составляет 0,162 Мпа. Можно использовать отношение ξ = 0,4, чтобы получить высоту слоя грунта: Zi = ξ * и/2, т. е. 0,4*1,4/2 = 0,28 м.

На основе полученных данных можно проверить условие для осадки, составляющее hi

Слои грунта и степень осадки

Чтобы провести расчет фундамента и его давления на грунт, степень его осадки, необходимо рассмотреть разрез грунта по слоям. Для принятых условий слои грунта имеют такие характеристики:

1. Коричневый твердый суглинок, имеются прослойки песка со средней крупностью. Мощность слоя – 1,7-5,3 м, глубина – до 1 м. Характеристики: Е – 5,4 мПа, С – 16,8 мПа, φ – 17,3 градуса, ρ – 1,99 г/ м³.
2. Коричневые крупные пески, есть включения гравия до 5%. Мощность слоя – 3,7-5,3 м, глубина – 5 м. Характеристики: Е – 30 мПа, С – 1 мПа, φ – 38 градуса, ρ – 1,98 г/ см³.
3. Гравийный водонасыщенный, есть включения суглинка, мощность – 0,8-1 м, глубина – 6 м. Характеристики: Е – 30 мПа, С – 16,81 мПа, φ – 40 градуса, ρ – 2 г/ см³.
4. Пестроцветные суглинки с щебнем и дресвой, мощность – до 4,2-9 м, глубина – 15. Характеристики: ρ – 2,10.
5. Дресвяно-щебенистый грунт с мощностью в 3-10 м, глубиной в 18 м. Характеристики: ρ – 2,1 г/ см³.
6. Скальный с глубиной в 24 м. Характеристики: ρ – 2,5 г/ см³.

Исходя из всех полученных данных, вычисляется усадка для конкретного типа грунта:

S=b, S=0.054 м = см, то есть осадка меньше, чем 8 см, а это значение полностью удовлетворяет всем требованиям к свайным грунтам.

Перед тем как начинать строительство, необходимо выполнить работы по расчету основания, выяснении значения его давления на грунт. Это зависит от многих параметров, рекомендуется не выполнять такие расчеты приблизительно и на «пальцах», а применять только специальные программы и формулы. Лучшим выходом является обращение к специалисту, который в точности определит все условия для вашего участка.

Как делается расчет

Существует 2 группы, благодаря которым происходит расчет свайного фундамента.

• Прочность используемых материалов, несущая способность почвы и оснований.
• Осадка вследствие трещин, нагрузки вертикальной и движения свай.

Процесс проектирования по указанным предельным выполняется при помощи следующих формул.

Устойчивость к продавливанию:

Устойчивость на изгиб:

Устойчивость к поперечным нагрузкам:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

Перед установкой свайного фундамента обязательно требуется выполнить расчёты, проверив соответствие будущего основания нагрузкам. В процессе определения количества и расположения отдельных элементов обязательно учитываются такие факторы:
Оптимальным вариантом считается монтаж опор вдоль периметра сооружения, под несущими конструкциями и на их стыках;
Уровень заглубления рассчитывается в зависимости от глубины промерзания грунтов в зимнее время в регионе – конец сваи должен находиться ниже этой отметки;
Состав грунтов, имеющий значение для выбора способа бурения отверстия и монтажа винтовой сваи.
По результатам расчётов определяется тип и количество элементов. Сваи для фундамента подбираются в зависимости от постройки, которая будет расположена сверху. Для причалов и подпорных стен достаточно элементов диаметром 89 мм, для заборов и беседок – 54–76 мм, для построек, в которых свайное основание является дополнением ленточного, элементы изготавливаются из труб 106–168 мм. Кирпичный коттедж требует для монтажа винтовых свай диаметром от 168 до 270 мм с лопастями 40–80 см, для панельных, каркасных и срубовых домов аналогичные размеры опор равны 89–114 мм и 20–30 см, соответственно.
Рассчитав сборные нагрузки, которые складываются из 4 составляющих (ветровые, конструкционные, эксплуатационные и снеговые), их делят на значение несущей способности одного элемента. Результатом этого действия становится количество винтовых свай, необходимое для сооружения надёжного основания. На завершающем этапе выполняют разбивку свайного поля, указывая места для ввинчивания.

Подготовка и разметка участка

Процесс разметки основания состоит из перенесения построенной в результате расчёта схемы свайного поля на местность. Работа состоит из таких этапов:
1. Привязки будущей постройки к одному из объектов участка.
2. Переноса на строительный участок основных контуров ограждающих конструкций.
3. Выбора конкретных точек, где будут устанавливаться винтовые сваи.
4. Установки высотного уровня – отметки, по которой будут выравниваться установленные элементы основания для получения горизонтальной плоскости.

Перед разметкой схема установки свайных опор указывается в проекте – с указанием общего количества элементов, дистанции между ними и расстояний от контуров до внешних стен постройки. До начала переноса точек из документации на местность выполняется ряд подготовительных работ, которые всё равно отнимают меньше времени, чем аналогичные действия для ленточного основания. Подготовка к разбивке свайного поля включает незначительное выравнивание рельефа стройплощадки, уборку растительности, мусора и других мешающих строительству предметов.

Процесс строительства фундамента на винтовых сваях можно разбить на два этапа – установку опор и монтаж на них ростверка. Перед ввинчиванием элементов в выбранных точках делаются небольшие отверстия – в летнее время их глубина должна быть около 500 мм, зимой параметр выбирается в зависимости от глубины промерзания. Ширина ямки соответствует диаметрам лопастей.

Установка свайно винтового фундамента

Опору стандартного размера (2–3 м) устанавливают ручным способом, продевая в расположенное в верхней части отверстие небольшую трубу. Она играет роль двустороннего рычага, с помощью которого рабочие погружают винтовую сваю, совершая вращательно-поступательные движения. В процессе работ вертикальное положение опор обязательно контролируется исполнителями работ. При появлении проблем с погружением рычаг рекомендуется увеличить с помощью труб большего размера.

Установка сваи ручным способом

Опоры значительного диаметра погружаются с помощью специализированной техники с вращающимся механизмом. После установки всех винтовых свай в грунт их верхняя часть выравнивается в одной плоскости. Для этого применяют нивелир или гидравлический уровень. При появлении сложностей с выравниванием опоры докручиваются в грунт, верхняя часть срезается с помощью болгарки.

Закручивание свай с помощью спецтехники

Обвязка свайного фундамента ростверком

Ростверк для свайного основания сваривают из готовых стальных элементов, включая швеллеры и уголки. Конструкция получается лёгкой и прочной, подходит практически к любому грунту и может устанавливаться круглый год. Крепление на опоре выполняется с помощью крепежа или сварки.
Монтаж свайного фундамента с ростверком выполняется следующим образом:
1. После установки опора заливается для повышения прочности бетонной смесью.
2. Устанавливается опалубка, внутри которой закладывается гидроизоляция.
3. Выполняется установка каркаса, который состоит из двух слоёв сетки – первый монтируется поверх гидроизоляции, второй крепится на 50 мм над опалубкой.
4. Ростверк заливается бетонным раствором – рекомендуется сделать это как можно быстрее, за одну заливку или с небольшим перерывом.
Для установки железобетонных ростверков требуется укладка гидроизоляции на дно опалубки. Следующий этап – создание армированного каркаса, во время которого арматура укладывается вдоль основания. Последняя стадия заключается в заливке опалубки бетоном.

Сваи соединённые между собой ростверком

Свайный фундамент: плюсы и минусы

В списке преимуществ, которые имеют дома на свайно винтовом фундаменте, есть высокий эксплуатационный срок. Предполагается, что опоры могут прослужить не меньше 120–150 лет. Реальные цифры могут оказаться меньше – так, для элемента с 4-хмиллиметровыми стенками и 5-тимиллиметровыми лопастями срок службы не превысит 130 лет при среднем значении коррозии 0,03 мм. Грунты с высокой коррозионной агрессивностью (глинистые, торфяные, болотные) ускорят выход основания из строя, а отсутствие антикоррозионной пропитки уменьшит эксплуатационный период до 30–50 лет.
Повысить срок эксплуатации винтовой сваи можно с помощью специальной антикоррозионной защиты. К самым популярным способам сохранить металл относят холодное и горячее цинкование, обработка битумными, полимерными и гидрофобизирующими составами. Выбор защиты во многом зависит от типа грунта. Дополнительным способом снизить воздействие коррозии является организация системы отведения воды от винтовых свай. Ограничение доступа влаги конструкциям заметно увеличивает их ресурс.

Этапы строительства свайного поля под фундамент

Применение прогрессивной технологии требует высокой точности расположения стержней, поэтому перед проведением забивки последовательно проводится ряд подготовительных исследований и работ:

1. Объективно оцениваются горно-геологические условия и особенности грунта;
2. определяется схема подъезда к объекту спецтехники различного класса и назначения;
3. выполняется разметка поля на местности;
4. проводят лидерное (предварительное) бурение (при необходимости).

После выполнения вышеперечисленных действий проводится забивание свайных опор. При этом нельзя допускать погрешности отклонения несущих осей от проектной разметки более чем на 0,2D в условиях линейной закладки и 0,3D для фундаментных плит. Угол забивания железобетонных стержней определяется расчетным путем с учетом конкретных горно-геологических условий участка.

Порядок разметки устройства свайного поля для дома проводится в три этапа

• Перенос расчетных базисных линий – наметки внешнего и внутреннего контура будущего фундамента;
• Наметка точек забивки каждой опоры в соответствии с проектной схемой;
• Определение нулевого уровня рабочей площадки – высоты, по которой они будут выровнены после погружения.

Разметка выполняется при помощи досок обноски, между которыми натягивают мягкую проволоку либо бечеву. Места, где бечева пересекается перпендикулярно, являются точками погружения свай. Эта технология документально подтверждается составлением «Акта разбивки осей свайного поля» с приложением к нему чертежа-схемы расположения и глубины их погружения.

Виды расположения опор в свайном основании объекта

Железобетонные элементы устанавливаются по схеме, зависящей от геометрии обвязки-ростверка и расчетных нагрузок на всю опорную конструкцию. Самые распространенные способы расположения:

1. кустовой, подразумевающий объединение нескольких элементов, размещенных рядом, в единую конструкцию. При этом способе должно соблюдаться обязательное условие — соотношение сторон ростверка при этом виде расположения не может быть больше, чем 1 к 5-ти. Этот способ размещения применяют при создании фундаментов под стойки, колонны либо отдельно стоящие высотные конструкции – вышки, трубы, стелы и т.д.;
2. ленточный, при котором опоры погружают полосой – так делают при сооружении оснований под вытянутые протяженные объекты, например, при строительстве набережных;
3. сплошное поле – при этом способе размещения их забивают равномерно, на одинаковом расстоянии и по всей площади подготовленного котлована либо стройплощадки, его применяют, чтобы объединить большое количество в единое целое, это необходимо, к примеру, при возведении объектов на цельном ростверке.

Преимущества использования технологии

1. применение сваебойных работ дает возможность осуществлять строительство различных объектов на сложных грунтах, не позволяющих использовать фундаменты другого типа;
2. позволяет минимизировать объем подготовительных земляных работ, выполняемых на стройплощадке;
3. опорные конструкции сооружаются в предельно сжатые сроки;
4. сваебойная технология экономична, ее применение снижает стоимость.

Что влияет на цену устройства свайного основания под фундамент?

• состояние и состав грунта на рабочей площадке;
• расчетная глубина забивания элементов и их сечение;
• срочность выполнения;
• ограниченность доступности участка, на котором сооружается фундамент, для спецтехники;
• планируемый объем.

Забивку фундамента всегда начинают с угловых свай, и только затем переходят на контурные и внутренние.