Какие формулы используют, чтобы рассчитать свайный фундамент и онлайн-сервисы для вычисления

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.

Перепад между высотами участка

Как говорилось ранее, чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка. Если вы убедились в том, что такой перепад существует и, согласно плотности почвы, подходят сваи длиной 2,5 м, то их необходимо монтировать в самом верхнем ряду.

Те опоры, которые будут фиксироваться в низинах, должны быть длиннее на разницу высоты между точками их установки. Разницу вычисляют при помощи водяного уровня или нивелира с применением отвеса и рулетки. При существенном перепаде высот (более 0,5 м) рекомендуется прибавить 50 см к полученной длине свай для фундамента, так как в самых низких местах может не доставать до 20 см их высоты.

Что учесть при составлении чертежа свайного фундамента?

Очень часто составление чертежей свайных фундаментов поручают профессионалам в строительных фирмах. Однако это достаточно дорого и такие затраты не всегда оправданны. Если вы хорошо разбирались в школе в геометрии и черчении, вам вполне под силу сделать чертеж для небольшого дома самостоятельно. Для этого необходимо выполнить следующие операции:

Для того чтобы чертеж можно было без проблем перенести на местность и правильно выполнить разметку, необходимо максимально точно соблюдать правила масштабирования. Если какую-то часть фундамента вы хотите вынести отдельно в виде укрупненного рисунка, ее масштаб следует указать отдельно. Стандартные пропорции для масштабирования чертежей основания строений – это 1:400, 1:300, 1:200 и 1:100. Очень хорошо сделать на чертеже координатную сетку: это гарантирует сохранение правильных расстояний между элементами фундамента. Такую же роль может сыграть и разметка по осям. Крайние и разбивочные оси рекомендуется нанести не только на общую схему, но и вынести их отдельно для начертания дополнительных элементов (опорных колонн и т.д.). Между этими видами осей обязательно должно быть указано точное расстояние.
Чертеж фундамента на сваях нельзя брать «с потолка»: для его составления понадобятся дополнительные расчеты. При их проведении учитывают множество факторов, основные среди которых тип почвы на земельном участке (ее плотность, глубина протекания подземных вод и т.п.), общий вес здания, которое планируется возвести, и степень постепенного возрастания нагрузки на основание в процессе использования. На основании полученных сведений проектировщик принимает решение о том, какие материалы для изготовления основания окажутся лучше всего (тип бетона, материалы для гидроизоляции, вид металлической арматуры для обвязки в зависимости от качества стали и т.д.)

Также необходимо определиться с геометрическими характеристиками опоры (диаметром свайных изделий и толщиной их стенок, заглубленностью основания, при монтаже свайного фундамента ленточного вида – формой и диаметром сечения, а также шириной опорных конструкций строения и т.д.).
Очень важно делать чертеж по расчетам, учитывающим определенный запас прочности, поскольку непредвиденные нагрузки на свайный фундамент угадать сложно.

Инженеры за расчетами.

На чертеже свайно-винтового основания обязательно наносятся сечения его конструкционных элементов, где указываются все геометрические размеры опор, размеры уступов и отмостки, а также место их расположения. Неплохо будет привести и такие параметры, как толщина теплоизоляционного или гидроизоляционного слоя.

К чертежу фундамента на сваях обязательно прилагают:

• таблицу предельно допустимых нагрузок;
• сведения о спецификации всех деталей, устанавливаемых ниже нулевого уровня (металлоконструкции, изделия из железобетона или бетона);
• план установки и развертку;
• примечания относительно конструктивных особенностей фундамента, монтажа гидро- и теплоизоляции и т.д.

Пример полного набора чертежей свайного фундамента, построенных в программе.

План свайно-винтового фундамента позволяет сделать точную разметку поля свай с тщательной привязкой к координатным осям. Положение каждого свайного изделия на плане определяется следующими принципами:

1. Сваи обязательно размещают по периметру строения, исключительно под его наружными стенами.
2. Под внутренними несущими стенами монтируют дополнительные опорные элементы, причем расстояние между ними во всех направлениях должно составлять более 3 м.

Общие вопросы

Свайный фундамент рекомендуется возводить в сложных грунтовых условиях, например – при значительной глубине промерзания и высоком уровне грунтовых вод. Подземная конструкция состоит непосредственно из свай и ростверка, объединяющего оголовки группы свай и служащего для равномерного распределения нагрузок, поступающих от наземной части дома.

Сваи группируются по нескольким категориям:

• способу заглубления – на забивные, буровые, винтовые, набивные, вибропогружные;
• материалу – на железобетонные, металлические, деревянные, бетонные;
• взаимодействию с близлежащим грунтом – на стоячие либо висячие.

Забивные столбы, в свою очередь, подразделяются по форме сечения, конструктивным особенностям, варианту армирования и типу нижнего оконечника, а набивные либо буровые – по способу обустройства. Сваи-стойки передают вертикальные усилия, опираясь на малосжимаемый пласт грунта или скальные породы, а висячие конструкции взаимодействуют с почвенными слоями посредством боковин, не имея в нижней части прочного основания. Различия свайных фундаментов, кроме этого, состоят в длине несущих конструкций, используемых марках бетона, классов стали или видов хвойных пород.

Проект подземной части здания определяет тип и вид свайного фундамента, отталкиваясь из конкретного расположения стройплощадки. Он выполняется на основании:

• инженерных изысканий – геодезических, а также гидрометеорологических и геологических;
• расчетных нагрузок, зависящих от особенностей и предназначения наземной части строения;
• технико-экономических сопоставлений предполагаемых решений, исходящих из обоснованного сочетания экономного потребления стройматериалов с максимально разумным использованием прочностных показателей грунтов.

Проектирование свайного фундамента, при отсутствии в техзадании результатов геологоразведки и прогноза вероятных изменений грунтовых условий в период строительства, не допускается.

В документации по изысканиям приводятся:

• исследования грунта на стройплощадке и в лаборатории;
• выводы по испытаниям свай (по требованию проектировщиков);
• чертежи геологических срезов с указанием механико-физических показателей грунтовых слоев, а также подтвержденного и предполагаемого уровня подземных вод.

Устройство ростверка или проектного фундамента

Последним этапом строительства фундамента является обвязка погруженных свай железобетонным ростверком:

Производится отсыпка свайного поля песком так, чтобы высота оголовков свайных столбов соответствовала общему уровню высоты строительного участка, песчаная подсыпка тщательно уплотняется и утрамбовывается;

Рис.: Схема ростверка фундамента из железобетонных свай

• Из строганных досок толщиною 2-3 сантиметра обустраивается опалубка под заливку бетоном. Опалубка укрепляется наклонным распорками и устилается влагонепроницаемым материалом — геотекстилем либо клеенкой, препятствующим утечкам бетонного молочка сквозь щели между досками;
• Из рифленой горячекатаной арматуры создается армокаркас, он укладывается внутрь опалубки так, чтобы контуры каркаса были утоплены внутрь ростверка на глубину 4-5 сантиметров с каждой стороны;
• Выполняется заливка опалубки бетоном класса М200-М300, после чего бетон уплотняется с помощью виброуплотнителей и на период отвердевания укрывается пароизоляционным материалом.

Рис.: Железобетонный ростверк после заливки

Совет эксперта! По истечению 28 дней после заливки ростверка бетон набирает полную проектную прочность и фундамент становится пригодным для проведения дальнейших строительных работ.

6.3 Расчет буронабивных свай

6.3.1 Расчеты свайных фундаментов и их элементов выполняются в соответствии с общими положениями СП 24.13330.2011, МГСН 2.07-01 [], МГСН 5.02-99 [].

6.3.2 При расчете буронабивных свай из виброштампованного бетона по прочности материала расчетное сопротивление бетона следует принимать с учетом коэффициента условий работы γ_cb= 1 и коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства работ при наличии в скважине воды и извлекаемых обсадных труб, γ’_cb= 0,9.

6.3.3 Сваю в составе фундамента и одиночную по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

                                                               (1)

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

F_d — несущая способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, кН, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

γ, γ_n, γ_k — коэффициенты, принимаемые согласно п. 7.1.11 СП 24.13330.2011.

6.3.4 Несущую способность F_d буронабивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять по формулам:

а) при объемном виброштамповании укладываемой бетонной смеси

F_d = γ_c(γ_cRRA + UΣγ_cff_ih_i),                                                (2)

где γ_с — коэффициент условий работы сваи, γ_c = 1;

γ_cR — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи (для песков и супесей γ_cR = 1,1; для глин и суглинков γ_cR = 1; в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП 24.13330.2011);

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое, согласно п. 7.2.7 СП 24.13330.2011;

А — площадь опирания сваи, м2, принимаемая равной:

— для буронабивных свай без уширения — площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

— для буронабивных свай с уширением — площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра;

U — периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ_cf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи (для любого типа грунта γ_cf = 0,9);

f_i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице приложения ;

h_i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

б) при вибровтрамбовывании щебня в грунт ниже забоя скважины или сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта

F_d = γ_c(γ_cR1RA + UΣγ_cff_ih_i),                                               (3)

где γ_с — коэффициент условий работы сваи, γ_с = 1;

γ_cR1 — коэффициент условий работы, учитывающий особенности совместной работы щебеночного «ядра» в основании сваи и окружающего уплотненного грунта, принимаемый по таблице ;

R — расчетное сопротивление уплотненного грунта под подошвой буронабивных свай, сооружаемых с вибровтрамбовыванием жесткого материала в забой, кПа, принимаемое по таблице приложения ;

А — площадь опирания сваи, м2, принимаемая равной:

— для буронабивных свай без уширения — площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

— для свай-оболочек, заполняемых бетоном, — площади поперечного сечения оболочки брутто;

U — периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ_cf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый:

— при объемном виброштамповании укладываемой бетонной смеси (для любого типа грунта γ_сf = 0,9);

— в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП 24.13330.2011 в зависимости от способа образования скважины и условий бетонирования;

f_i — расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице приложения ;

h_i — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Таблица 1 — Значения коэффициента γ_cR1

	Значение коэффициента для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL
0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
для песчаных грунтов
гравелистых	крупных	—	средней крупности	мелких	пылеватых	—
Пески средней плотности	—	—	—	0,8	1,0	1,1	—
Супеси, суглинки и глины	—	—	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2

Примечания

1 Для промежуточных значений I_L значения коэффициента γ_cR1 определяются интерполяцией.

2 Для гравелистых, крупных песчаных и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I_L < 0,2 определение сопротивлений производится по результатам опытных работ. Для предварительной оценки сопротивления основания под нижним концом сваи по формуле () допускаются принимать γ_cR1 = 0,5.

6.3.5 При определении несущей способности буросекущихся и бурокасательных свай, воспринимающих сжимающую нагрузку в составе конструкций типа «стена в грунте», следует учитывать уменьшение трения грунта на боковой поверхности сваи, вызванное объединением сечений соседних свай в ряду.

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:

1. Свайный куст – малое число свай, расположенных рядом. Ростверк в таком случае может иметь соотношение сторон 1:5. Оптимальный вариант для высоких конструкций, колонн.
2. Свайная полоса – опоры располагаются в ряд. Подходят для вытянутых стен.
3. 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:

1. Машина устанавливается в месте битья свая, к ней подтаскивается свая.
2. После строповки сваи, ее выводят в вертикальное положение. Соблюдение вертикальности обеспечивает прочность конструкции и снижает риск разрушения сваи и работе копра.
3. 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.
4. 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

Монтаж свай

Чтобы читатель мог заранее оценить свои силы и возможности, расскажем прежде о способах установки винтовых свай. В легких грунтах сваи длиной до 5 м можно заворачивать вручную. Для этого необходимы 3 человека: двое физически крепких и выносливых, а третий внимательный и с точным глазомером:

Ручным буром делают реперную скважину глубиной не менее 1,2 м. Сваю вставляют в репер и отвесом выравнивают по вертикали. В технологические отверстия сваи продевают лом, а на его концы надевают отрезки трубы большего диаметра одинаковой длины не менее 5-6 м

Охватывать сваю хомутом с проушинами и пристраивать ворот сбоку нельзя, иначе сваю неминуемо перекосит! Ось сваи и ось ворота должны пересекаться! Сваю осторожно заворачивают, пока она не упрется в дно репера. Окончательно выверяют вертикальность сваи, поджимая ее плечами и руками

Заворачивают на штатную глубину; наблюдающий непрерывно контролирует вертикальность и подает команды буровикам, кому сильнее налечь, в какую сторону подать.. Допустимый перекос сваи длиной 5 м – 2 градуса. Чтобы закрутить ее с такой точностью на глазок, нужен довольно приличный опыт слаженной бригады

Особенно опасен случай, когда свая пойдет «не по резьбе», выровнять такую практически невозможно, а вывернуть обратно удается только с глубины не более 1,5 м в супеси или подзоле. Поэтому имеет смысл, прежде чем браться за фундамент, потренироваться где-то на задворках

Чтобы закрутить ее с такой точностью на глазок, нужен довольно приличный опыт слаженной бригады. Особенно опасен случай, когда свая пойдет «не по резьбе», выровнять такую практически невозможно, а вывернуть обратно удается только с глубины не более 1,5 м в супеси или подзоле. Поэтому имеет смысл, прежде чем браться за фундамент, потренироваться где-то на задворках

Допустимый перекос сваи длиной 5 м – 2 градуса. Чтобы закрутить ее с такой точностью на глазок, нужен довольно приличный опыт слаженной бригады. Особенно опасен случай, когда свая пойдет «не по резьбе», выровнять такую практически невозможно, а вывернуть обратно удается только с глубины не более 1,5 м в супеси или подзоле. Поэтому имеет смысл, прежде чем браться за фундамент, потренироваться где-то на задворках.

Заворачивание винтовой сваи мини-экскаватором

Механическим способом сваи в индивидуальном строительстве заворачивают чаще всего мини-экскаватором со сваезаворачивателем, см. рис. Аренда или наем вместе с оператором такой машины стоят в несколько раз дешевле, чем «большой» спецтехники, а в обычные российские грунты он вгоняет сваю длиной до 12 м и диаметром до 159 мм. На заворачивание одной уходит 3-10 мин., смотря по грунту; вертикальность получается автоматически. Бортовая электроника некоторых моделей «мини-эков» может сопрягаться с лазерным нивелиром, так что и верхушки свай выйдут сразу в одну плоскость. В общем, оптимальный вариант.

Плюсы свайно-ростверкового фундамента

Тот или иной вид фундамента принимают на основании конструктивных расчетов, где определяют максимальную нагрузку на основание, размер всех составляющих конструкцию элементов. Но все же и перед инженерами часто встает вопрос, какую конструкцию принять, опираясь на результаты исследования. Почему отдают предпочтение свайно-ростверковому фундаменту:

• Высокая несущая способность опор позволяет использовать их под здания и сооружения любого размера. Они надежно и жестко входят в рыхлый грунт, достигая его твердых слоев. При колебаниях грунта в следствии сейсмической активности или сезонных перепадов температур и влажности, почва двигается, а свая остается неподвижной. Это исключает разрушение здания и нарушение целостности его несущего остова. Из-за этой особенности данный тип фундамента широко применяют в районах, где часто происходят землетрясения.
• Облегченные стальные сваи подходят для строительства небольших домов и хозяйственных сооружений.
• Разная длина опорных столбов позволяет устраивать ровное основание для возведения строений на холмистых и гористых местностях, достаточно правильно подобрать из длину и распределить по неровному участку. Этот прием используют при создании многоуровневых домов.
• Низкая стоимость материала и работы относительно ленточного фундамента.
• Сваи не боятся грунтовых вод: в глубоких пластах, где происходит опирание, их зачастую нет. Это показатель не принимается к расчетам фундамента.
• Пренебрегают и уровнем промерзания грунта в регионе или местности, поскольку нижние слои грунтового среза не подвергаются температурным колебаниям, а ростверк с землей не соприкасается. Определять уровень зимнего промерзания бессмысленно.
• Отсутствие контакта ростверка с землей обеспечивает сухость стен и снижают риск проникновения в дом грызунов.
• Небольшой срок монтажа и легкость установки;
• Ремонтопригодность составляющих фундамент элементов;
• Фундамент не требует подготовительных грунтовых работ, участок не нужно выравнивать, что снижает затраты на его обустройство.
• Сделать монтаж несущей конструкции еще дешевле можно, заменив труд наемных рабочих на свой. Изучив некоторые инструкции, каждых застройщик сможет без труда самостоятельно обустроить сваи и собрать ростверк.

Внушительный перечень достоинств конструкции располагает к ее выбору. Чтобы не делать поспешных выводов, стоит ознакомиться с обратной стороной медали.

Наиболее популярный тип основания для частного дома

Когда речь идет о строительстве своими руками, то большинство собственников отдают предпочтение ленточному фундаменту в силу его надежности и долговечности.

Как правило, для возведения домов на неустойчивых и переувлажненных грунтах, ленту необходимо закладывать ниже линии промерзания, что приводит к большим трудовым и финансовым затратам.

Свайный фундамент, в свою очередь, решает эту проблему, но опоры сами по себе способны выдержать вес легковесных конструкций, максимум – каркасных построек и малоэтажных домов из пеноблоков.

Типы свайно-ростверкового основания, которые можно построить своим силами:

1. На винтовых сваях.
2. На буронабивных сваях.
3. С ленточным ростверком (монолитным или блочным).
4. С деревянным ростверком.
5. С обвязкой металлически профилем.

Троим строителям под силу вкрутить винтовую сваю небольшого диаметра и высоты, но такая опорная конструкция отличается ограниченной несущей способностью.

Она подходит для строительства:

• гаражей,
• ограждений,
• бань,
• террас,
• легковесных построек.

Для надежности будущего сооружения целесообразно использовать винтовые сваи с большими габаритами, но тогда придется нанимать спецтехнику или редукторные установки для ввинчивания стержней. Поэтому для домашнего строительства большинство собственников решают сами устраивать буронабивные сваи с ростверком.

Обвязку можно делать из брусьев, металла или выбрать ленточный тип. Дерево отличается небольшим сроком службы и низкой прочностью, поэтому подходит для нетяжелых деревянных построек.

Для работы с металлическим профилем нужно уметь управляться со сварочным аппаратом. Исходя из вышесказанного, ленточный ростверк – самый простой тип обвязки, который можно сделать без привлечения наемных работников.

Как построить свайно-ростверковый фундамент — пошаговая инструкция

Какой фундамент выбрать для строительства дома, зависит от многих факторов: глубины залегания подземных вод, характера грунта, конструкции дома, материалов, из которых он строится и т.д. Одним из популярных видов фундаментов является свайно-ростверковый, имеющий высокую несущую способность.

Свайный фундамент: сфера применения

Свайно-ростверковый фундамент неприхотлив к виду грунта. Его можно использовать на неустойчивых или подвижных почвах, на слабых грунтах, малопрочных или сильносжимаемых, в местах с высоким уровнем подземных вод.

Часто грунт может вспучиваться из-за глубокого промерзания. В этом случае данный тип фундамента также будет выходом.

Система свай, заглубленных в грунт на 50 см ниже уровня промерзания (обычно от 1,5 м до 3 м в глубину), перераспределяет нагрузку от здания на нижние слои почвы, более плотные и прочные.

Ограничения к применению свайных фундаментов заключаются в том, что могут возникнуть проблемы в горизонтально-подвижных грунтах (просадочных, набухающих) из-за небольшой стойкости к опрокидыванию.

Специалистами рекомендуется применение его для строительства легких кирпичных зданий, сооружений из клееного бруса, оцилиндрованного бревна, пенобетонных блоков, на металлических каркасах. Высотные здания, имеющие больше 9 этажей, также не обходятся без свайных несущих конструкций.

Устройство фундамента на сваях

Главным конструктивным элементом данного типа фундамента являются сваи – длинные столбы из дерева (дуба, лиственницы, сосны, кедра), железобетона или стали. Один конец сваи заострен, на деревянных сваях он защищен стальным наконечником. Верхний конец имеет стальное кольцо, предохраняющее от повреждений при вбивании в землю ударами молота.

Между собой сваи связываются специальной конструкцией, которая называется ростверк – промежуточное звено между подземной и надземной частями постройки, придающее жесткость всему фундаменту. На него опирается строящееся здание, при этом происходит распределение нагрузки. Ростверк может быть низким, высоким или промежуточным.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Как и другие несущие конструкции, свайно-ростверковый фундамент имеет достоинства и недостатки.

Основные преимущества свайного фундамента:

• имеет высокую несущую способность;
• неприхотлив к видам грунта;
• почти не требует подготовки строительной площадки и выполнения трудоемких земляных работ (рытья котлованов, траншей) – всего лишь несколько ям для свай.

Недостатки свайных фундаментов:

• невозможность устройства подвального помещения;
• сложности при обустройстве цокольного этажа;
• необходимость возведения «забирки», заполняющей пространство между сваями;
• необходимость использовать специализированную технику для забивания свай.

Этапы строительства свайного фундамента

Процесс строительства свайно-ростверкового фундамента можно представить в виде нескольких этапов:

1. Рассчитывают проект несущих стен и подготавливают чертежи фундамента, проводят разметку на грунте (о разметке читайте тут).
2. Забивают сваи в местах разметки с помощью копрового молотка (либо ввинчивают в грунт винтовые сваи) или с помощью бензобура бурят скважины для последующей заливки железобетонных свай.
3. Изготавливают деревянную опалубку для заливки ростверка и выступающих над уровнем почвы верхних частей свай. Если делают заглубленный ростверк, то готовят траншеи, в которые будет заливаться монолитная конструкция. В скважины вставляют асбестовые трубы или устраивают чехол из пленки ПВХ, рубероида, оцинкованной стали. Внутри опалубки закрепляют каркас из арматуры, при этом арматура свай соединяется с арматурой ростверка.
4. Заливают бетоном сваи и ростверк таким образом, чтобы арматура была погружена в бетон. Заливку производят слоями, уплотняя бетон штыкованием.
5. Выдерживают определенное время, необходимое для застывания бетона, и демонтируют опалубку. Рекомендованная высота ростверка – не меньше 30 см, ширина – примерно 40 см (немного шире толщины стен здания).

В результате получается прочная и надежная основа для малоэтажного дома.

Особые требования по качеству и прочности предъявляются к бетону, предназначенному для заливки ростверка и свай: марка смеси должна быть не меньше М-200 (для дома из 1 или 2 этажей). Если же дом строится на неустойчивых почвах или близко проходят грунтовые воды, нормативы требуют использовать бетон марок М-250, М-300.

В составе смеси не должно быть битого кирпича, остатков конструкций из гипса, шлака или золы. Возможно наполнение только чистым речным песком и щебнем (20-40 мм).

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

В = М/L*R, где

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Вид арматуры	Диаметр прутов
Продольная (рабочее)	длина стороны ростверка меньше 3м	общее сечение всего армирования = 0,001*В*H, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм
длина стороны ростверка больше 3м	то же, но диаметр назначают не менее 12 мм.
Поперечное (горизонтальное)	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см	8 мм

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

• одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
• размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
• кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
• грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные кирпичные стены 380 мм	(9 м(длина)*2 шт + 7 м (ширина)*2 шт)*4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)*0,38 м*1800 кг/м3 (плотность кирпича)*1,2 (коэффициент) = 118200 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка)	30 м (длина на весь дом)*2,7 м (высота)*27,2 кг*1,2 = 2645 кг
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм	2шт (на 2 этажа) *7 м (ширина дома )*9 м (длина дома)*160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) *1,3 = 26210 кг
Кровля	7 м*9 м*60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей)	2 шт *7 м*9 м*150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) *1,2 = 22680 кг
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва)	7м*9м*180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.