Реклама на портале

Пример расчета буронабивной сваи. Детальный расчет фундамента на буронабивных сваях

Свайно-ростверковый фундамент на буронабивных сваях — комбинированный тип основания из опорных свай, сформированных в грунте путем бетонирования скважин, пробуренных в земле. Вторая часть фундамента — ростверк, распределяющий нагрузку на свайное поле. Такой тип фундамента обладает высочайшей несущей способностью и может использоваться для постройки больших домов и частных коттеджей из любых материалов.

Буронабивной фундамент с ростверком позволяет возводить строения на сложных грунтах: вязких, болотистых, плывунах, пучинистых. Основание на буронабивных сваях незаменимо в сейсмически активных районах, зонах с разветвленными сетями подземных коммуникаций, а также в грунтах с повышенной щелочностью, где невозможно использовать винтовые опоры.

Преимущества конструкции:

  • повышенная устойчивость к вибрации;
  • возможность возведения при неблагоприятных геологических условиях;
  • простота монтажа;
  • отсутствие больших объемов земляных работ;
  • относительно небольшая себестоимость.

Сделать буронабивной фундамент с монолитным ростверком можно без привлечения специалистов и профессиональной техники.

Недостатки:

  • опасность неравномерной осадки опор;
  • невозможность устройства цокольного этажа и подвала.

Расчет буронабивного фундамента с ростверком

При расчете необходимо руководствоваться данными о характеристиках грунтов и материалов, указанных в СНиП 2.03.01-84, 11-23-81, 11-25-80, 2.05.03-84 и 2.06.06-85. Всего проводится три расчетные операции:

Расчет буронабивных свай

В ходе расчета определяется длина свай (глубина залегания), их сечение, количество и схема расположения. Диаметр буронабивной сваи для строительства коттеджа составляет от 15 до 40 см. Наиболее часто этот параметр принимают равным 20 см. Чтобы не проводить сложные расчеты с использованием громоздких формул, предлагаем воспользоваться готовой таблицей, в которой указана несущая способность опор различного диаметра, а также приблизительный расход бетона и арматуры:

Бурение скважины

Бурение проводится ручным буром, который заглубляется на нужную глубину. При проходке грунт не выбрасывается на поверхность, уплотняясь по стенкам.

В процессе бурения необходимо контролировать, чтобы бур входил строго перпендикулярно, не отклоняясь.

После разработки скважины, диаметр которой должен быть на 5-7 см больше, чем выбранный диаметр свай, основание тщательно трамбуется. При необходимости подсыпается песчано-гравийная подушка в 10-30 см.

Установка обсадных труб

Обсадные трубы препятствуют обсыпанию стенок скважины и обеспечивают безопасное проведение работ. По технологии на плотных глинистых грунтах и суглинках трубы можно не использовать, однако при устройстве буронабивных свай своими руками рекомендуется их установить. Внутри трубы значительно проще монтировать армирующий каркас. Кроме того упрощается процесс заливки и виброутрамбовки бетонной смеси.

В качестве обсадных труб можно использовать пластиковые, металлические или асбестоцементные изделия нужного диаметра. Если финансовые возможности позволяют, то лучше купить специальные обсадные трубы для скважин, на которых имеются подготовленные стыки с удобными соединениями. Труба строго вертикально устанавливается в скважину. Если образовался зазор между стенкой трубы и скважиной, то его необходимо засыпать грунтом с уплотнением.

Армирование

Для создания армокаркаса используется арматура 12 мм. По данным таблицы 1 при строительстве коттеджа нет необходимости использовать сложный план армирования, достаточно 4 или 6 прутов арматуры. Технология связывания армирующего каркаса очень простая: стержни располагаются по кругу, образуя окружность диаметром на 3-5 см меньше, чем размер обсадной трубы. Стержни связываются проволокой. Для закрепления можно использовать хомуты. Длина каркаса = длине обсадной трубы + 30 см. Готовый армокаркас устанавливается в скважину внутри обсадной трубы и заглубляется в грунт.

Арматурный каркас не должен соприкасаться со стенками обсадных труб!

Заливка бетонной смеси

Бетон, используемый для заливки буронабивных опор должен соответствовать СНиП 2.03.01-84 и быть не ниже класса В12,5. Для массивных домов лучше использовать бетон В15. Для заливки бетона в устье скважины опускается загрузочная воронка. Если заливать смесь без воронки, то возможно появление пустот. Заливать бетонную смесь необходимо медленно, каждый слой толщиной 0,5 м необходимо уплотнять 5-10 минут при помощи глубинного виброинструмента и только после этого заливать следующую порцию. К устройству ростверка можно приступать после того, как бетон наберет прочность — через 3-7 суток.

Устройство ростверка

Для фундамента частного дома выполняется железобетонный ленточный ростверк. Легкие конструкции, например бани, дачные брусовые домики допускают использование деревянного ростверка. Самый простой и менее трудозатратный вариант — низкий ростверк, который возвышается над уровнем земли на 0,2-0,3 м. Высокий ростверк до 0,5-0,6 м может использоваться на влажных почвах, для максимального поднятия дома от поверхности.

Этапы строительства монолитного ростверка:

Устройство основания и опалубки

Для низких ростверков применяется гравийно-песчаная подушка 10-20 см, поверх которой укладывает подбетонка — 5 см слой тощего бетона и гидроизоляция. В качестве гидроизолирующего слоя используется рубероид или гидроизол. Опалубка монтируется из досок по всей длине ростверка.

Армирование

Технология армирования ленточного ростверка подразумевает продольную укладку стержней арматуры, которые связываются как между собой, так и с арматурой буронабивных свай. Правильное армирование обеспечивает жесткое соединение буронабивной опоры с ростверком. На растянутых участках укладывается 4 стержня арматуры 20 мм, на углах — 12-15 мм. Для крепления арматуры в единый каркас применяются вертикальные пруты 5-8 мм, расстояние между ними составляет 25-30 см. Узел связки арматурных каркаса и ростверка будет выглядеть следующим образом:


Заливка бетона

Бетон класса В12,5…В15 заливается внутрь опалубки и утрамбовывается виброоборудованием. При температуре воздуха +25 С бетон необходимо периодически увлажнять. Для обеспечения постепенного затвердевания ростверк нужно закрывать полиэтиленом. Окончательно свайно-ростверковыйфундамент на сваях будет готов через 20-25 дней.

Утепление буронабивного фундамента с ростверком

Для создания благоприятного микроклимата в доме рекомендуется утеплить фундамент. Закопанные в грунт сваи утеплять не нужно, теплоизоляция необходима той части ростверка, которая расположена выше нулевого уровня. Утепление и гидроизоляция основания с заглубленным ростверком проводится в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Теплоизоляция выполняется плитами пеноплекса или другого пенопластового утеплителя. Использовать теплоизоляторы на основе минваты нельзя, т.к. они усиленно впитывают влагу из грунта и быстро приходят в негодность. Алгоритм создания гидро- и теплоизоляции ростверка простой:

  1. Выполняется гидроизоляция: слой битума или рулонного рубероида. Гидроизолируется верхняя и боковые части ростверка.
  2. Плиты утеплителя приклеиваются клеем и крепятся дюбель-гвоздями.
  3. Заделка стыков и углов производится при помощи монтажной пены или жидкого пенополиуретана.
  4. Боковые стены ростверка отделываются штукатуркой или другим декоративным материалом.

Одновременно с теплоизоляцией делается отмостка, которая также способствует сохранению тепла и отводу влаги от фундамента.

Правильно выполненный свайно-ростверковый фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 100 лет. Конструкция не требует технического обслуживания и имеет доступную стоимость.

Возведение любого фундамента начинается с проектирования. Расчеты и чертежи могут быть выполнены без привлечения специалистов, самостоятельно. Конечно, эти вычисления не будут иметь высокую точность и представят собой упрощенный вариант расчета, но они могут дать представление о том, как обеспечить несущую способность фундамента. Далее рассмотрены буронабивные сваи и пример их расчета.

Конструкторские работы выполняют в следующем порядке:

  • изучение характеристик грунта;
  • сбор нагрузок на фундамент;
  • расчеты по несущей способности, определение расстояния между сваями и их сечения.

О каждом пункте по порядку.

Геологические изыскания

При массовом строительстве характеристики для расчетчиков подготавливают геологи. Они берут пробы грунта, проводят лабораторные испытания и дают точные значения несущей способности того или иного слоя, расположение грунтов с различными характеристиками. Если буронабивные сваи используются для частного домостроения, проводить такие мероприятия экономически невыгодно. Работу выполняют самостоятельно двумя способами:

  • шурфы;
  • ручное бурение.

Важно! Характеристики изучаются в нескольких точках, все из них располагаются под пятном застройки здания. Одна — обязательно в самой низкой части поверхности земли. Глубину разработки грунта при исследовании характеристик почвы назначают на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента.

Шурф — яма прямоугольной или квадратной формы, грунт изучают, анализируя почву стенок отрытого шурфа. При бурении выполняют анализ почвы на лопастях бура. Ознакомившись с , определяют тип почвы. Для некоторых типов оснований, потребуется определить консистенцию или влажность. С данным вопросом поможет таблица1.

Внешние признаки и способы Консистенция
Глинистые основания
Если грунт сжимают или ударяют, он рассыпается на куски Полутвердый или твердый грунт
Образец трудно разминать, при попытке разлома бруска, перед тем как распасться на две части он сильно изгибается Тугопластичный
Сохраняет вылепленную форму, легко поддается лепке Мягкопластичный
Мнется руками без затруднений, но не сохраняет вылепленную форму Текучепластичный
Если образец поместить на наклонную поверхность, то он будет медленно по ней сползать (стекать) Текучий
Песчаные основания
Рассыпается при сжатии в руке, не имеет внешних признаков наличия влаги Сухие
Проверку выполняют с помощью фильтровальной бумаги, она должна оставаться сухой или сыреть через промежуток времени. При сжатии в ладони образец дает ощущение прохлады Маловлажные
Образец кладут на фильтровальную бумагу и наблюдают сырое пятно. При сжатии создается ощущение влажности. Способен в течении некоторого времени сохранять форму Влажные
Встряхивают образец на ладони, он должен превращаться в лепешку Насыщенные влагой
Растекается или расползается без внешнего механического воздействия (в покое) Переувлажненные

Определив по внешним признакам тип и консистенцию основания с применением и таблицы, приступают к выяснению нормативных сопротивлений. Эти значения нужны для вычисления несущей способности фундамента и расчета расстояния между сваями.

Буронабивные сваи предают нагрузку не только на тот слой грунта, на который опираются, но и по всей боковой поверхности. Это увеличивает их эффективность.

В таблице 2 приводятся нормативные сопротивления оснований, в местах опирания на них подошвы буронабивных свай.

Грунт Нормативное сопротивление с учетом дополнительных испытаний, т/м 2
Глинистые основания
— Коэф-т пористости Твердая

консистенция

 Полутвердая Тугопластичная Мягкопластичная
Супесь 0,50 47 46 43 41
0,70 39 38 35 33
Суглинок 0,50 47 46 43 41
0,70 37 36 33 31
1,00 30 29 24 21
Глина 0,50 90 87 78 72
0,60 75 72 63 57
0,80 45 43 39 36
1,10 37 35 28 24
Песчаные основания
— Плотные Среднеплотные
влажные маловлажные влажные маловлажные
Крупная фракция 70 70 50 50
Средняя фракция 55 55 40 40
Мелкая фракция* 37 45 25 30
Пылеватые* 30 40 20 30
Крупнообломочные основания
Щебень с добавлением песка 90
Гравий, образовавшийся из кристаллических пород 75
Гравий, образовавшийся из осадочных пород 45

Коэффициент пористости грунта — это отношение объема пустот к общему объему породы. Чтобы вычислить размеры пор связных пород (глинистых) применяют такие величины как удельный и объемный вес.

Также при вычислении несущей способности буронабивных свай необходимо учитывать сопротивление по боковой поверхности. Значения для глинистых пород представлены в таблице 3.

Выяснив все необходимые данные, связанные с сопротивлением грунтов приступают к следующему пункту расчета по несущей способности фундамента.

Сбор нагрузок

Здесь необходимо учесть массу всех конструкций. К ним относятся:

  • стены и перегородки;
  • перекрытия;
  • кровля;
  • временные нагрузки.

Первые три нагрузки относятся к постоянным. Они зависят от того, из каких материалов будет строиться дом. Чтобы вычислить массу стен, перекрытий или перегородок берут плотность материала, из которого планируется их изготавливать, и умножают на толщину и площадь. При расчете кровли все немного сложнее. Нужно учесть:

  • подшивку;
  • нижнюю и верхнюю обрешетку;
  • стропильные ноги;
  • утеплитель (если он есть);
  • кровельное покрытие.

Можно привести средние значения для трех самых распространенных типов кровельного покрытия:

  1. масса 1 м2 пирога крыши с покрытием из металлочерепицы — 60 кг;
  2. керамической черепицы — 120 кг;
  3. битумной (гибкой) черепицы — 70 кг.

К временным нагрузкам относят снеговую и полезную. Обе принимаются по . Снеговая зависит от климатического района, который определяют по СП «Строительная климатология». Полезная назначается в зависимости от назначения здания. Для жилого — 150 кг/м² перекрытий.

Вычислить все нагрузки недостаточно, каждую из них требуется умножить на коэффициент надежности.

  • коэффициент для расчета постоянных нагрузок зависит от материала и способа изготовления конструкции и принимается по таблице 7.1 ;
  • коэффициент для снеговой нагрузки — 1,4;
  • коэффициент для полезной в жилом доме — 1,2.

Все значения складывают и приступают к расчету буронабивных свай по несущей способности.

Формулы для вычислений

P = Росн + Рбок. пов-ти,

где Р — несущая способность сваи, Росн — несущая способность сваи у основания, Рбок. пов-ти — несущая способность боковой поверхности.

Росн = 0,7 * Rн * F,

где Rн — нормативная несущая способность из таблицы 2, F — площадь основания буронабивной сваи, а 0,7 — коэффициент однородности грунта.

Рбок. пов-ти = 0,8 * U * fiн * h,

где 0,8 -коэффициент условий работы, U — периметр сваи по сечению, fiн — нормативное сопротивление грунта у боковой поверхности буронабивной сваи по таблице 3, h — высота слоя грунта, контактирующего с фундаментом.

Q = M/Uдома,

где Q — нагрузка на погонный метр фундамента от здания, М — сумма всех нагрузок от конструкций здания, вычисленная ранее, Uдома — периметр здания.

Важно! Если дом имеет большую площадь и предусмотрен монтаж внутренних стен, под которые будет устроен фундамент, их длину прибавляют к периметру для расчета расстояния между буронабивными сваями фундамента.

где P и Q — найденные ранее значения, а L — максимальное расстояние между сваями.

Расчет для вычисления расстояния между сваями фундамента обычно проводится несколько раз. При этом подбираются разные сечения и глубина заложения.

Важно! За счет того, что работает не только опорная часть буронабивного фундамента, несущая способность с увеличением глубины заложения в большинстве случаев повышается (зависит от характеристик основания для фундамента). При проектировании опоры для будущего дома рекомендуется рассмотреть несколько примеров, изменяя сечение и глубину заложения. Рассчитывается расстояние между сваями и их количество. После этого «прикидывается» смета (точные вычисления могут быть трудоемки, поэтому достаточно примерных значений), и выбирается наиболее экономичный вариант.

Перед расчетом нужно ознакомиться с . По требованиям этого норматива буронабивные сваи длиной до 3 метров рекомендуется предусматривать диаметром от 30 см.

Пример расчета

Исходные данные:

  • Геологические условия местности: на глубине 2 метра от поверхности почвы залегают суглинки тугоплатичные, далее на всю глубину исследования располагаются твердые глины с коэффициентом пористости 0,5.
  • Требуется спроектировать фундамент под одноэтажный дом с мансардой. Размеры дома в плане — 4 на 8 метров, кровля с покрытием из металлочерепицы вальмовая (высота наружной стены по всем сторонам одинаковая), стены из кирпича толщиной 0,38 м, перегородки гипсокартонные, перекрытия — железобетонные плиты. Высота стен в пределах первого этажа — 3 метра, на мансардном этаже наружные стены имеют высоту 1,5 метра. Внутренних стен нет (только перегородки).

Сбор нагрузок:

  1. масса стен = 1,2 * (24 м (периметр дома) * 3м (первый этаж) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (плотность кирпичной кладки) = 88,65 т (1,2 — коэффициент надежности по нагрузке);
  2. масса перегородок = 1,2 * 2,7 м (высота) * 20 м (общая длина) * 0,03 т/м² (масса квадратного метра перегородок) = 2 тонны;
  3. масса перекрытий с учетом цементной стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (толщина) * 32 м²(площадь одного перекрытия) * 2(пол первого этажа и пол мансарды) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
  4. масса кровли = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,06 т/м² = 2,3 тонны;
  5. снеговая нагрузка = 1,4 * 4 м * 8 м * 0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
  6. полезная нагрузка = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,15 т/м² * 2 (2 перекрытия) = 11,5 тонн.

Итого: М = 112,94 т. Периметр здания Uдома = 24 м, нагрузка на погонный метр Q= 160,55/24 = 6,69 т/м. Предварительно подбираем сваю диаметром 30 см и длиной 3 м.

По формулам для определения расстояния между сваями

Все необходимые формулы приведены ранее, нужно просто воспользоваться ими по порядку.

1. F= 3,14 D²/4(площадь круглой сваи) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 =0,071 м², U = 3,14 D = 3,14*0,3 м = 0,942м; (периметр сваи по кругу);

2. Pосн = 0,7 * 90 т/м² * 0,071 м2 = 4,47 т;

3. Рбок. пов-ти = 0,8 * (2,8 т/м² * 2 м + 4,8 т/м² * 1) * 0,942 = 7,84 т;

В этой формуле 2,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в тугопластичном суглинке, 2м — высота слоя суглинка, в котором располагается фундамент. Сопротивление находят по таблице 3. Там представлены значения для подходящей в данном случае глубины 50, 100 и 200 см. В расчет принимаем минимальное для того, чтобы обеспечить запас по несущей способности.

4,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в полутвердой глине, 1м — высота фундамента, располагающегося в этом слое. Последнее число в формуле — найденный в первом пункте периметр сваи. Значения 0,7 и 0,8 в пунктах 2 и 3 — коэффициенты из формул.

4. Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (полная несущая способность одной сваи);

5. L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м — максимальное значение расстояния между сваями (между центрами).

Назначаем расстояние 1,8 м. Т.к. длина наших стен кратна 2 м метрам, удобнее чтобы и расстояние между сваями было 2 м, для этого нужно немного увеличить несущую способность сваи, например увеличив её диаметр. Если полученное значение шага достаточно велико, разумнее найти минимальное, поскольку, чем больше расстояние между сваями, тем больше понадобиться сечение ростверка, что приведет к дополнительным затратам. По такому же принципу выполняют расчеты для уменьшенного диаметра. Рассчитывают применое количество материала для нескольких вариантов и подбирают оптимальное значение.

Любой человек, кто хоть раз приложил свои силы к строительству дома, знает, что основой долговечности и надежности здания является его фундамент. Однако создание надежного фундамента не такая легкая задача, как может показаться изначально.

Фундамент из буронабивных свай дешевле ленточного, и при этом надежней за счет расположения его ниже глубины промерзания грунта.

Закладка любого основания дома, в зависимости от типа фундамента, требует тщательного расчета.

К подобным расчетам относится, к примеру, или несущая способность буронабивной сваи.

Если подстилающие грунты не доставляют особых проблем, то практически любой дом может обойтись обычным ленточным фундаментом. Другое дело, если грунты под местом строительства проблемные: торфяники, болотистые или сильнопучинистые. Строить дома на таких подвижных грунтах необходимо с осторожностью, соблюдая технологию. По мнению опытных строителей, оптимальной на проблемных грунтах является использование буронабивных свай, которые объединяются по верху ленточным монолитным фундаментом или ростверком.

В чем преимущество буронабивных свай?

Свайный фундамент обходится гораздо дешевле, чем ленточный (до 20-50%) или плитный (до 2-4 раз). При этом буронабивные сваи опираются на устойчивую материнскую породу, расположенную ниже глубины промерзания, что исключает их движение в вертикальной плоскости при пучении почв. Исключение составляют такие почвы, материнские породы которых расположены глубже 8-10 м. На них в качестве фундамента целесообразнее использовать монолитную плиту, которая будет «плавать» вместе с подстилающими грунтами.

Набирающие в последнее время популярность винтовые столбы также опираются своим основанием на материнскую породу, однако они зачастую подвержены коррозии, так как цинковый или лакокрасочный слой на их поверхности истирается при вкручивании в землю. Для сравнения, срок службы винтового фундамента специалистами оценивается в 40-50 лет, тогда как способен служить гораздо больший срок. Свайно-винтовой фундамент может быть столь же долговечным, если металлические трубы заполнить изнутри бетоном, однако это резко повышает его стоимость и целесообразность.

Вернуться к оглавлению

Технология использования буронабивных свай

Главной особенностью использования буронабивных свай является их заливка непосредственно на месте строительства. Единственной сложностью является бурение скважин для заливки, так как это тяжелый ручной труд (тяжелая техника для бурения скважин не всегда может проехать до участка строительства при проблемных грунтах). Однако технологии не стоят на месте и строительный рынок предлагает множество решений для бурения скважин: от бензиновых до электрических непромышленных буров и бурильных установок. Особой надежностью обладают опоры с расширенной нижней частью, однако они более сложны в изготовлении.

Закладка фундамента такого типа представляет собой процесс бурения скважины необходимой глубины, в которую помещают каркас из арматуры. Армирование придаст свае прочность на изгиб или излом в горизонтальной плоскости. После расположения арматуры скважина заливается бетоном вровень с уровнем грунта или при необходимости выше него, но с сооружением соответствующей опалубки. Опалубку делают из подручных материалов (рубероида, асбестовой трубы или досок) на необходимую по проекту высоту.

Оголовок должен быть доступен для соединения с ростверком. Чаще всего над поверхностью оставляют окончание армокаркаса, который свяжет готовые опоры с ростверком.

Вернуться к оглавлению

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Вернуться к оглавлению

Несущая способность – главная характеристика буронабивной сваи

При создании свайного фундамента нельзя не учитывать такой параметр, как несущая способность каждой опоры, так как от этого зависит как расход материалов для их создания, так и количество самих столбов для надежной опоры здания.

Несущая способность напрямую зависит от размеров столба. К примеру, буронабивная свая диаметром 300 мм способна выдержать нагрузку в 1,7 т, тогда как свая с диаметром 500 мм выдерживает уже 5 т. При незначительной разнице в размерах нагрузка отличается в разы.

Исходя из этого, правильный расчет опор обеспечивает надежный фундамент дома. Кроме того, от напрямую зависит их количество и количество необходимого материала для их изготовления. Потому расчет количества буронабивных свай и оптимального расстояния между ними (еще один важный параметр свайного фундамента) является компонентом общего для строительства дома.

Вернуться к оглавлению

Материал изготовления

Как уже сказано ранее, показатель несущей способности буронабивной сваи зависит от ее размеров. Однако это не единственный критерий, применяемый для расчета несущей способности свайного фундамента. Не менее важно учитывать материал, из которого он изготовлен. Марка бетона, применяемого для заливки конструкции, напрямую влияет на прочность фундамента и выдерживаемые нагрузки.

К примеру, свая, залитая бетоном М 100, теоретически способна выдерживать нагрузку в 100 кг на 1 см² площади ее опоры. Этот показатель является достаточно высоким, так как свая квадратного сечения со стороной основания равной 20 см и площадью 400 см² должна выдерживать нагрузку в 40 т. Расчет показал, что несущая способность напрямую зависит от материала, из которого изготовлен фундамент.

Кроме того, важно учитывать не только ту нагрузку, которую может выдержать каждая свая, но и несущую способность самих подстилающих грунтов. Соответственно, при недостаточном количестве столбов и повышенной нагрузке на грунт фундамент может разрушиться из-за того, что отдельные сваи уйдут дальше на глубину.

Чем прочнее подстилающие грунты, тем меньшее количество опор необходимо для сооружения качественного фундамента дома. Кроме того, необходимо учитывать глубину промерзания почв на данном участке, уровень грунтовых вод, непосредственную длину конструкций, прочность арматуры и так далее.

Вернуться к оглавлению

Стоимость свайного фундамента

Все вышеперечисленные параметры влияют на количество и качество столбов, от которых зависит общая стоимость свайного фундамента. : для диаметром 15 мм, заложенной на глубину 2 м, необходимо 0,035 м³ бетона, 3 арматурных прута длиной 2 м с диаметром 12 мм и некоторое количество гладкой арматуры для их обвязки. С учетом того, что все эти материалы необходимо будет доставить до участка строительства, выходит, что стоимость каждой опоры (без учета работ по их бурению и заливке принимается условие, что все эти работы производились лично вами) равняется 180-200 руб., а общая стоимость фундамента будет равна результату от умножения этой цифры на общее количество опор.

Полученная цифра может быть скорректирована. К примеру, как уже говорилось, в строительстве применяются буронабивные сваи с расширенным основанием. Такое основание производится с помощью специального приспособления (плуга), которое надевается на наконечник бура. Плуг опускается в уже готовую скважину и вращением расширяет ее основание. Что же дает такой шаг? Обычная свая диаметром 200 мм выдерживает нагрузку в 1 т. Если же расширить ее основание до 300 мм, оставляя остальную скважину неизменной, то несущая способность увеличится до 2 т. То есть незначительное увеличение расхода бетона и специальное приспособление позволяет значительно сократить общее , что значительно снизит стоимость готового фундамента.

После того как будет известна нагрузка на фундамент, вычислена несущая способность с учетом грунтов и материалов и подсчитано необходимое их количество, определяется оптимальное расстояние между ними. Главным условием остается то, что они обязательно должны быть расположены по углам будущего здания и в местах перемычек внешних и внутренних стен.

На стоимость фундамента влияет и конструкция фундамента. Так, фундамент с ростверком будет дороже, чем без него, однако и прочностью обладать гораздо большей. При обвязке ростверком можно не опасаться того, что одна из свай поднимется или опустится под действием сил пучения, разрушая при этом целостность дома.

Если же грунты достаточно надежны, а глубина закладки позволяет не бояться пучения грунтов, то ростверк создавать необязательно.

Среди множества видов фундаментов, одна конструкция сочетает простоту, прочность и низкую стоимость. В ней дорогостоящий котлован заменен несколькими шурфами, а вместо массивного монолита установлен легкий ростверк. Однако его устройство требует точного расчета.

Чем массивнее будет дом, тем на большую глубину нужно бурить шурфы, тем большее количество бетонных столбов потребуется установить. Проектирование – трудоемкий процесс. Предлагаем использовать для расчета буронабивного фундамента калькулятор – программу, позволяющую производить вычисления по произвольно вводимым параметрам.

Проектирование столбчатого фундамента из буронабивных свай. Общие требования

Прочный фундамент должен удерживать строительную конструкцию и сохранять при этом статичное (неподвижное) положение в грунте. Сваи испытывают осевую и поперечную нагрузку. На них действует сила, величина которой зависит от полной массы строительной конструкции.

Способность фундамента к противодействию нагрузкам зависит от характеристик почвы и параметров свай, а именно:

  • от механических свойств грунтов, их склонности к усадке и расползанию;
  • от плотности установки опор в грунте;
  • от глубины залегания свайных подошв;
  • от площади опорных площадок.

На несущую способность почв влияют:

  • механические и физические параметры грунтов;
  • уровень подземных вод;
  • регулярное промерзание.

Чем сыпучее грунты, чем они влажнее, чем холоднее зимы, тем массивнее должен быть фундамент: шурфы бурятся глубже, а опоры делаются толще.

Тип грунтов определяется гранулометрическими параметрами почвы — удельным и объемным весом, пластичностью, влажностью, пористостью. Наиболее точные характеристики дадут лабораторные исследования образцов грунтов. Усредненные параметры приведены в таблице.

На способность столбов выдерживать нагрузку влияют факторы:

  • площадь основания сваи;
  • класс бетона;
  • степень армирования;
  • частота расположения.

Общие правила размещения столбов (свай):

  • Интервал между столбами должен в три раза превышать диаметров сваи;
  • Максимальный интервал составляет 3 м;
  • Минимальное сечение пятки сваи при длине элемента ростверка до 3 м составляет 0,3 м.

Определение характеристик и параметров фундамента

Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:

  1. Вычислить общую массу строящегося здания.
  2. Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
  3. Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
  4. Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
  5. Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.

Определение массы здания

1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли . Сначала рассчитывают объем:

V = L х D х H; (1)

L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.

2. Вычисляют вес:

m = V х p; (2)

где p – плотность материала.

Для подсчета используют нормативные значения удельных масс. Плотность бетона составляет, к примеру, 2494 кг, а удельный вес древесины – 480–520 кг.

3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.

4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:

  • 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
  • 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
  • 1,1 – для домов из бруса и бревен;
  • 1,05 – для сооружений из стали.

Определение физико-механических параметров грунтов

1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:

Таблица нормативных сопротивлений грунтов под торцом опоры, кг/м2

Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.

Таблица нормативных сопротивлений грунтов вдоль поверхности опоры, кг/м2

Важно: глубина шурфов должна быть на 0,3–0,5 м большей, чем глубина промерзания. Обобщенные сведения о параметрах промерзания грунтов изложены в СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для выполнения расчетов пользуются актуализированными данными из СНиП 23-01-99 (действует с 2013 года).

Определение параметров, влияющих на несущую способность свай

Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.

Определение количества опор фундамента и их конфигурации

Длину внутренних простенков прибавляют к общей величине протяженности фундамента. Впоследствии на базе этой величины будут определены интервалы между осями опор. Вычисления трудоемки, но их можно доверить компьютеру: машина точно рассчитает параметры фундамента.

Минимальное количество опор определено нормативной документацией: их необходимо обязательно установить в углах здания и в точках пересечения несущих стен.

Онлайн калькулятор позволит:

  • произвести расчет параметров ростверка;
  • определить необходимый объем бетона;
  • задать нагрузку, которую может выдержать одна свая;
  • установить диаметр, глубину залегания и количество опор для фундамента.

Пример: Определение сопротивляемости буронабивной сваи по материалу и по грунту

1) По материалу (Рмат):

Рмат = Кур*Sосн*Rм; (3)

Кур – индекс однородности грунтов (справочно равен 0,6);

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определяется расчетным путем – 3,14 * r2); Площадь основания сваи диаметром полметра равна 0,196 м2;

Rм – величина сопротивления бетона (табличная); Для бетона эта величина равна 400 кг/м2.

Подставляя значения в формулу, получаем: Рмат = 47 тонн.

2) По грунту (Ргр):

Ргр = Ког*Кур*(Rгосн*Sосн*p + Кду* Rгбок*h); (4)

Ког – индекс однородности грунта (справочно равен 0,7);

Кур – индекс условий работы (принимается за 1);

p – периметр (для трехметровой сваи с диаметром 0,5 м периметр равен 0,157 м);

Rгосн – сопротивление грунта, приведено в таблице 2; Для глины составляет 90 т/м2;

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определена ранее – 0,196 м2);

Rгрп – величина сопротивления грунта под пяткой опоры (табличная); Для твердой глины это – 90 т/м2;

Кду – дополнительный индекс условий – 0,8;

Rгбок – значение несущей способности грунтов сбоку. Определяется как средняя взвешенная для каждой точки поверхности с интервалом в 1 метр. В нашем случае равно 3,85 тонн/м2.

h – толщина первого слоя грунта, прилегающего к фундаменту. Ее расчетное значение составит 2,3м.

Подставляя цифровые величины в формулу (2), получаем сопротивление сваи по грунту – 26,5 тонн. Эта величина – меньше, чем прочность материала. Ее и берут в качестве исходной для определения количества свай.

Пример: Расчет количества опор. Алгоритм вычислений

1) Определяем весовую нагрузку на 1 м ростверка (Нпм). Для этого полную массу дома относим к общему периметру ростверка.

Нпм = Мд/Пф; (5)

2) Вычисляем межосевое расстояние между опорами: находим отношение значения несущей способность сваи к нагрузке на погонный метр фундамента.

Осв = Ргр/ Нпм; (6)

В нашем случае опора способна выдержать вес в 26 тонн. Значит, на каждый метр ростверка, при соблюдении минимального интервала размещения свай в 3 метра, может прийтись до 8,33 тонн. На практике удельное давление, оказываемое обычным одноэтажным строением на фундамент, составляет 5,5–7 тонн.

Этот расчет буронабивных свай показал: мы можем выбрать более легкую конструкцию фундамента.

Фундаменты являются крайне ответственной частью любого здания. Появятся ли трещины на стенах, будет ли дом проседать со временем - все это зависит от того, насколько грамотно подобраны размеры и материалы для опорной части. Чтобы правильно запроектировать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется выполнить его расчет по несущей способности.

Несущая способность фундамента - это нагрузка, которую он сможет выдержать без разрушений, деформаций или других неприятных процессов. При конструировании буронабивного основания потребуется выяснить следующую информацию:

  • сечение элемента;
  • длина;
  • расстояние между отдельными сваями.

Расчет свай по несущей способности часто выполняется с заранее известным сечением фундамента. Эта характеристика зависит от имеющейся в наличии техники. В качестве исходных данных необходимо подготовить:

  • состав грунтов на участке;
  • сбор нагрузок на опору дома.

Сбор исходных данных для расчета

Перед тем, как рассчитать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется изучить свойства почвы на участке строительства. Выполнить это можно двумя методами: отрывка шурфов (глубоких ям) или бурение ручным инструментом. Изучение почвы проводят чуть глубже предполагаемой подошвы (примерно на 50 см). При выполнении работ необходимо анализировать каждый плат грунта, определять его тип.

Чтобы получить представление о том, какие бывают грунты, как правильно их различать, рекомендуется прочитать . Особого внимания заслуживает приложение А, в котором даны основные определения.

Следующий этап расчета буронабивной сваи и ростверка - сбор нагрузок. Его проще выполнять в тоннах. Для его выполнения потребуется знать объемы строительных конструкций и плотности материалов, из которых они изготовлены. Чтобы подсчитать массу здания нужно вспомнить простую формулу из школьной физики: «Массу мы легко найдем, умножив плотность на объем». В сбор нагрузок на фундаменты включают:

  • собственную массу опорной части (назначают ориентировочно);
  • массу перекрытий, стен, перегородок (проемы из общего объема лучше не вычитать);
  • полезную нагрузку на перекрытия (для жилых зданий эта нагрузка назначается 150 кг/м 2 пола, берется на каждом этаже);
  • массу кровли;
  • снеговую нагрузку (зависит от климатического района строительства, расчет выполняется по ).

Совет! Для упрощения задачи снеговую нагрузку можно назначать по специальной карте или таблице. То есть без выполнения сложного расчета.

Найденную массу каждого элемента нужно умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Величина этого коэффициента зависит от материала, из которого изготовлена конструкция. Для снеговой и полезной нагрузок коэффициенты постоянны и составляют 1,4 и 1,2 соответственно.

Более подробную информацию о сборе нагрузок на фундаменты можно найти в статье « .

Справочная информация

Чтобы правильно рассчитать буронабивной свайный фундамент потребуется знать прочностные характеристики грунта. Информацию об этом можно найти в ВСН 5-71. Для удобства далее представлены адаптированные таблицы из этого документа отдельно по каждому типу почв.

Таблица 1. Несущая способность глинистых грунтов в зависимости от консистенции и пористости на опорном участке сваи, т/м 2 .

Таблица 2. Несущая способность глинистых грунтов по длине буронабивной сваи, т/м 2 .

Таблица 3. Несущая способность песчаных грунтов, т/м 2 .

Таблица 4. Несущая способность крупнообломочных грунтов, т/м 2 .

Чтобы выполнить расчет сечения и расстояния между сваями необходимо выбрать одно или два (для глин) значения из приведенных в таблице в зависимости от результатов отрывки шурфов или бурения.

Порядок расчета

После внимательного изучения всех предыдущих пунктов для расчета свайно-ростверкового фундамента должна иметься следующая информация:

  • масса дома в тоннах и нагрузка на каждый погонный метр ростверка;
  • несущая способность грунта в тоннах на м 2 .

Чтобы найти нагрузку на погонный метр фундамента, нужно массу дома поделить на суммарную длину ростверка.

Несущая способность одной сваи находится по формуле:

P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), где

P - несущая способность каждой сваи фундамента;

R - прочность грунта, найденная по табл. 1, 3 или 4;

S - площадь сечения сваи на конце (формула для нахождения приведена далее);

u - периметр сваи;

fin - сопротивление почвы на боковой поверхности буронабивного свайного фундамента, найденное по табл. 2;

li - толщина слоя грунта, который оказывает сопротивление боковой поверхности;

0,7 и 0,8 - коэффициенты, которые учитывают однородность грунта и условия работы сваи.

Для сваи круглого сечения площадь находится через диаметр или радиус: S = 3,14*D 2 /4 = 3,14*r 2 /2. Здесь D и r - это диаметр и радиус соответственно.

l - расстояние между сваями буронабивного фундамента;

P - несущая способность одной сваи, найденная ранее;

Q -нагрузка на погонный метр фундамента (масса дома делить на длину ростверка).

Совет! Перед началом расчета необходимо ознакомиться с . Минимальный диаметр свайного основания при длине элемента менее 3 метров составляет 30 см. Чтобы найти наиболее рациональное решение рекомендуется рассмотреть 2-3 варианта геометрических размеров свай. Для каждого случая находят расстояние между опорами и оценивают затраты на строительство. Выбирают наиболее экономичный вариант.

Подробный расчет расстояния между сваями с рассмотрением нескольких примеров может занять много времени. Но здесь перед будущим владельцем дома стоит выбор, что экономить: время или деньги.

Армирование буронабивной сваи

Рабочая арматура располагается вертикально вдоль сваи. В качестве нее используют пруты класса А400 (Аlll) диаметром 10-16 мм. Поперечную обвязку изготавливают из гладкой арматуры А240 (Al) диаметром 6-8 мм. В каждой свае должно быть не менее четырех рабочих вертикальных прутка.

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 .

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

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.

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 м 2 .

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/м 3 *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.

Расчет свай

Вариант расчета сваи 1.

Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м2*0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *3 м (длина сваи)) = 16,93 т.

u = 3,14*D = 3,14*0,4 = 1,26 м, где D - диаметр сваи.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (16,93 т)/(7,36 т/м) = 2,3 м. Шаг достаточно большой, можно уменьшить длину сваи до 2м.

Вариант расчета сваи 2.

В расчетах для предыдущего случая требуется заменить всего одно значение. Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м 2 *0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 13,41 т.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (13,41 т)/(7,36 т/м) = 1,82 м.

Вариант расчета сваи 3.

Рассмотрим еще один вариант с диаметром сваи 50 см и длиной 2 м.

S = 3,14*0,52/4 = 0,196 м 2 ;

u = 3,14*D = 3,14*0,5 = 1,57 м.

Максимальное нагружение одной сваи = P = (0,7*72 т/м2*0,196 м 2) + (1,57 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 18,67 т.

Расстояние между опорами = l = P/Q = (18,67 т)/(7,36 т/м) = 2,54 м.

Рекомендуется выбирать шаг свай приближенный к 2 м. В рассматриваемом случае оптимальным станет 2 вариант с фундаментами небольшого сечения и длины. Для более точного результата можно рассчитать расход материала во всех случаях и сравнить его.

Поскольку планируется строительство тяжелого кирпичного дома, в качестве рабочего армирования назначаем пруты побольше, диаметром 14 мм. Для изготовления поперечных хомутов используется арматура 8 мм.

Расчет железобетонного ростверка
Из массы дома, использованной при предыдущих вычислениях, необходимо вычесть массу свай. Получаем нагрузку в 208800 кг = 209 т.

Ширина ростверка = В = М/L*R = 209 т/ (32 м*72 т/м 2) = 0,1 м. Требуемая ширина ростверка меньше ширины стены здания. Назначаем величину конструктивно 0,4 м. Свесы стены с ростверка не должны быть слишком большими, максимальное значение 0,04м. Высоту ростверка также выбираем конструктивно 0,5 м. Остается назначить армирование:

  • Рабочее принимается 0,001*0,6 м *0,5 м = 0,0003 м2 = 3 см 2 . По сортаменту подходят 4 стержня диаметром 10 мм, но по требованиям СП минимальное значение при длине стороны ростверка 6 м - 12 мм. Принимаем 4 прута диаметром 12 мм (два сверху и два снизу).
  • Поперечное армирование диаметром 6 мм.
  • Вертикальное армирование диаметром 6 мм (поскольку высота ленты менее 0,8 м).

Выполнение расчета позволит оптимально использовать материалы и рабочую силу на строительной площадке.