Насоси

Приклад розрахунку буронабивної палі. Детальний розрахунок фундаменту на буронабивних палях

Палево-ростверковий фундамент на буронабивних палях — комбінований тип основи з опорних паль, сформованих у ґрунті шляхом бетонування свердловин, пробурених у землі. Друга частина фундаменту - ростверк, що розподіляє навантаження на палі. Такий тип фундаменту має високу несучу здатність і може використовуватися для будівництва великих будинківта приватних котеджів з будь-яких матеріалів.

Буронабивний фундамент із ростверком дозволяє зводити будови на складних ґрунтах: в'язких, болотистих, пливунах, пучинистих. Основа на буронабивних палях незамінна в сейсмічно активних районах, зонах з розгалуженими мережами підземних комунікацій, а також у ґрунтах із підвищеною лужністю, де неможливо використовувати гвинтові опори.

Переваги конструкції:

підвищена стійкість до вібрації;
можливість зведення за несприятливих геологічних умов;
простота монтажу;
відсутність великих обсягів земляних робіт;
відносно невелика собівартість.

Зробити буронабивний фундамент з монолітним ростверком можна без залучення спеціалістів та професійної техніки.

Недоліки:

небезпека нерівномірного осаду опор;
неможливість влаштування цокольного поверху та підвалу.

Розрахунок буронабивного фундаменту з ростверком

При розрахунку необхідно керуватися даними про характеристики ґрунтів та матеріалів, зазначених у СНіП 2.03.01-84, 11-23-81, 11-25-80, 2.05.03-84 та 2.06.06-85. Усього проводиться три розрахункові операції:

Розрахунок буронабивних паль

У ході розрахунку визначається довжина паль (глибина залягання), їх перетин, кількість та схема розташування. Діаметр буронабивної палі для будівництва котеджу становить від 15 до 40 см. Найчастіше цей параметр приймають рівним 20 см. Щоб не проводити складні розрахунки з використанням громіздких формул, пропонуємо скористатися готовою таблицею, в якій вказана несуча здатність опор різного діаметра, а також приблизна витрата бетону та арматури:

Буріння свердловини

Буріння проводиться ручним буром, який заглиблюється у потрібну глибину. При проходженні ґрунт не викидається на поверхню, ущільнюючись по стінах.

У процесі буріння необхідно контролювати, щоб бура входила строго перпендикулярно, не відхиляючись.

Після розробки свердловини, діаметр якої повинен бути на 5-7 см більше, ніж обраний діаметр паль, основа ретельно трамбується. При необхідності підсипається піщано-гравійна подушка 10-30 см.

Установка обсадних труб

Обсадні труби перешкоджають обсипанню стін свердловини та забезпечують безпечне проведення робіт. За технологією на щільних глинистих ґрунтах та суглинках труби можна не використовувати, проте при влаштуванні буронабивних паль своїми руками рекомендується їх встановити. Усередині труби значно простіше монтувати армуючий каркас. Крім того, спрощується процес заливання та віброутрамбування бетонної суміші.

Як обсадні труби можна використовувати пластикові, металеві або азбестоцементні вироби потрібного діаметру. Якщо фінансові можливості дозволяють, краще придбати спеціальні обсадні труби для свердловин, на яких є підготовлені стики зі зручними з'єднаннями. Труба вертикально встановлюється в свердловину. Якщо утворився зазор між стінкою труби і свердловиною, його необхідно засипати грунтом з ущільненням.

Армування

Для створення армокаркасу використається арматура 12 мм. За даними таблиці 1 під час будівництва котеджу немає необхідності використовувати складний планармування, достатньо 4 або 6 прутів арматури. Технологія зв'язування армуючого каркаса дуже проста: стрижні розташовуються по колу, утворюючи коло діаметром на 3-5 см менше, ніж розмір обсадної труби. Стрижні зв'язуються дротом. Для закріплення можна використовувати хомути. Довжина каркаса = довжина обсадної труби + 30 см. Готовий армокаркас встановлюється в свердловину всередині обсадної труби і заглиблюється в ґрунт.

Арматурний каркас не повинен торкатися стін обсадних труб!

Заливка бетонної суміші

Бетон, що використовується для заливки буронабивних опор повинен відповідати СНиП 2.03.01-84 і бути не нижче за клас В12,5. Для масивних будинків краще використовувати бетон В15. Для заливки бетону в гирлі свердловини опускається завантажувальна вирва. Якщо заливати суміш без вирви, то можлива поява порожнин. Заливати бетонну суміш необхідно повільно, кожен шар завтовшки 0,5 м необхідно ущільнювати 5-10 хвилин за допомогою глибинного віброінструменту і лише після цього заливати наступну порцію. До пристрою ростверку можна приступати після того, як бетон набере міцність через 3-7 діб.

Пристрій ростверку

Для фундаменту будинку виконується залізобетонний стрічковий ростверк. Легкі конструкції, наприклад, лазні, дачні брусові будиночки допускають використання дерев'яного ростверку. Найпростіший і менш трудомісткий варіант - низький ростверк, який височіє над рівнем землі на 0,2-0,3 м. Високий ростверк до 0,5-0,6 м може використовуватися на вологих ґрунтах, для максимального підняття будинку від поверхні.

Етапи будівництва монолітного ростверку:

Влаштування основи та опалубки

Для низьких ростверків застосовується гравійно-піщана подушка 10-20 см, поверх якої укладає підбетонка - 5 см шар тонкого бетону та гідроізоляція. Як гідроізолюючий шар використовується руберойд або гідроізол. Опалубка монтується з дощок по всій довжині ростверку.

Армування

Технологія армування стрічкового ростверку має на увазі поздовжнє укладання стрижнів арматури, які зв'язуються як між собою, так і з арматурою буронабивних паль. Правильне армування забезпечує тверде з'єднання буронабивної опори з ростверком. На розтягнутих ділянках укладається 4 стрижні арматури 20 мм, на кутах - 12-15 мм. Для кріплення арматури в єдиний каркас застосовуються вертикальні прути 5-8 мм, відстань між ними становить 25-30 см.

Заливка бетону

Бетон класу В12, 5 ... В15 заливається всередину опалубки і утрамбовується віброобладнанням. При температурі повітря +25 °С бетон необхідно періодично зволожувати. Для забезпечення поступового затвердіння ростверк необхідно закривати поліетиленом. Остаточно пальово-ростверковий фундамент на палях буде готовий через 20-25 днів.

Утеплення буронабивного фундаменту із ростверком

Для створення сприятливого мікроклімату у будинку рекомендується утеплити фундамент. Закопані в грунт палі не потрібно утеплювати, теплоізоляція необхідна тій частині ростверку, яка розташована вище нульового рівня. Утеплення та гідроізоляція основи із заглибленим ростверком проводиться у горизонтальній та вертикальній площині.

Теплоізоляція виконується плитами пеноплексу або іншого пінопластового утеплювача. Використовувати утеплювачі на основі мінвати не можна, т.к. вони посилено вбирають вологу з ґрунту і швидко приходять у непридатність. Алгоритм створення гідро- та теплоізоляції ростверку простий:

Виконується гідроізоляція: шар бітуму або рулонного руберойду. Гідроізолюється верхня та бічні частини ростверку.
Плити утеплювача приклеюються клеєм і кріпляться дюбель-цвяхами.
Закладення стиків і кутів проводиться за допомогою монтажної піни або рідкого пінополіуретану.
Бічні стіни ростверку обробляють штукатуркою або іншим декоративним матеріалом.

Одночасно з теплоізоляцією робиться вимощення, яка також сприяє збереженню тепла та відводу вологи від фундаменту.

Правильно виконаний пальово-ростверковий фундамент на буронабивних палях прослужить не менше 100 років. Конструкція не вимагає технічне обслуговуваннята має доступну вартість.

Зведення будь-якого фундаменту починається з проектування. Розрахунки та креслення можуть бути виконані без залучення спеціалістів самостійно. Звичайно, ці обчислення не матимуть високу точністьі являють собою спрощений варіант розрахунку, але вони можуть дати уявлення про те, як забезпечити несучу здатність фундаменту. Далі розглянуті буронабивні палі та приклад їх розрахунку.

Конструкторські роботи виконують у такому порядку:

вивчення характеристик ґрунту;
збирання навантажень на фундамент;
розрахунки за несучою здатністю, визначення відстані між палями та їх перетину.

Про кожен пункт по порядку.

Геологічні дослідження

При масовому будівництві параметри для розрахунків готують геологи. Вони беруть проби ґрунту, проводять лабораторні випробування і дають точні значення несучої здатності того чи іншого шару, розташування ґрунтів із різними характеристиками. Якщо буронабивні палі використовуються для приватного будинку, проводити такі заходи економічно невигідно. Роботу виконують самостійно двома способами:

шурфи;
ручне буріння.

Важливо! Характеристики вивчаються у кількох точках, всі їх розташовуються під плямою забудови будівлі. Одна обов'язково в найнижчій частині поверхні землі. Глибину розробки ґрунту при дослідженні характеристик ґрунту призначають на 50 см нижче за передбачувану позначку підошви фундаменту.

Шурф - яма прямокутної або квадратної форми, ґрунт вивчають, аналізуючи ґрунт стінок відритого шурфу. При бурінні виконують аналіз ґрунту на лопатях бура. Ознайомившись із , визначають тип ґрунту. Для деяких типів підстав необхідно визначити консистенцію або вологість. З цим питанням допоможе таблиця1.

Зовнішні ознаки та способи	Консистенція
Глинисті основи
Якщо ґрунт стискають або вдаряють, він розсипається на шматки	Напівтвердий або твердий ґрунт
Зразок важко розминати, при спробі розлому бруска, перед тим як розпастися на дві частини, він сильно згинається.	Тугопластичний
Зберігає виліплену форму, легко піддається ліпленню	М'якопластичний
Менеться руками без утруднень, але не зберігає виліплену форму	Текучепластичний
Якщо зразок помістити на похилу поверхню, то він повільно по ній сповзатиме (стікатиме)	Текучий
Піщані основи
Розсипається при стисканні в руці, не має зовнішніх ознак наявності вологи	Сухі
Перевірку виконують за допомогою фільтрувального паперу, вона повинна залишатися сухою або сиріти через проміжок часу. При стиску в долоні зразок дає відчуття прохолоди	Маловологі
Зразок кладуть на фільтрувальний папір і спостерігають сиру пляму. При стисканні створюється відчуття вологості. Здатний протягом деякого часу зберігати форму	Вологі
Струшують зразок на долоні, він повинен перетворюватися на корж.	Насичені вологою
Розтікається або розповзається без зовнішньої механічної дії (у спокої)	Перезволожені

Визначивши за зовнішніми ознаками тип та консистенцію підстави із застосуванням та таблиці, приступають до з'ясування нормативних опорів. Ці значення потрібні для обчислення несучої здатності фундаменту та розрахунку відстані між палями.

Буронабивні палі надають навантаження не тільки на той шар ґрунту, на який спираються, але і по всій бічній поверхні. Це збільшує їхню ефективність.

У таблиці 2 наводяться нормативні опори підстав, у місцях спирання ними підошви буронабивних паль.

Грунт	Нормативний опір з урахуванням додаткових випробувань, т/м 2
Глинисті основи
—	Коеф-т пористості	Тверда консистенція		Напівтверда		Тугопластична		М'якопластична
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
Піщані основи
—	Щільні				Середньощільні
	вологі		маловологі		вологі		маловологі
Велика фракція	70		70		50		50
Середня фракція	55		55		40		40
Дрібна фракція*	37		45		25		30
Пилуватий*	30		40		20		30
Великоуламкові основи
Щебінь з додаванням піску	90
Гравій, що утворився із кристалічних порід	75
Гравій, що утворився з осадових порід	45

Коефіцієнт пористості ґрунту - це відношення обсягу порожнеч до загального обсягу породи. Щоб обчислити розміри пір зв'язних порід (глинистих) застосовують такі величини як питома та об'ємна вага.

Також при обчисленні несучої здатності буронабивних паль необхідно враховувати опір по бічній поверхні. Значення для глинистих порід представлені таблиці 3.

З'ясувавши всі необхідні дані, пов'язані з опором ґрунтів, приступають до наступного пункту розрахунку по несучій здатності фундаменту.

Збір навантажень

Тут потрібно врахувати масу всіх конструкцій. До них відносяться:

стіни та перегородки;
перекриття;
покрівля;
тимчасові навантаження.

Перші три навантаження відносяться до постійних. Вони залежать від того, з яких матеріалів будуватиметься будинок. Щоб обчислити масу стін, перекриттів або перегородок беруть густину матеріалу, з якого планується їх виготовляти, і множать на товщину та площу. При розрахунку покрівлі дещо складніше. Потрібно врахувати:

підшивку;
нижню і верхню решетування;
кроквяні ноги;
утеплювач (якщо він є);
покрівельне покриття.

Можна навести середні значення для трьох найпоширеніших типів покрівельного покриття:

маса 1 м2 пирога даху з покриттям з металочерепиці – 60 кг;
керамічної черепиці – 120 кг;
бітумної (гнучкий) черепиці - 70 кг.

До тимчасових навантажень відносять снігове та корисне. Обидві приймаються за . Снігова залежить від кліматичного району, який визначають за СП «Будівельна кліматологія». Корисна призначається залежно від призначення будівлі. Для житлового – 150 кг/м² перекриттів.

Обчислити всі навантаження недостатньо, кожну їх потрібно помножити на коефіцієнт надійності.

коефіцієнт для розрахунку постійних навантажень залежить від матеріалу та способу виготовлення конструкції та приймається за таблицею 7.1;
коефіцієнт для снігового навантаження – 1,4;
коефіцієнт для корисної у житловому будинку – 1,2.

Всі значення складають і приступають до розрахунку буронабивних паль за несучою здатністю.

Формули для обчислень

P = Росні + Рбок. пов-ти,

де Р - несуча здатність палі, Росн - несуча здатність палі біля основи, Рбок. пов-ти - несуча здатність бічної поверхні.

Росн = 0,7 * Rн * F,

де Rн - нормативна несуча здатність з таблиці 2, F - площа основи буронабивної палі, а 0,7 - коефіцієнт однорідності ґрунту.

Рбок. пов-ти = 0,8 * U * fin * h,

де 0,8 -коефіцієнт умов роботи, U - периметр палі за перетином, fiн - нормативний опір ґрунту біля бічної поверхні буронабивної палі за таблицею 3, h - висота шару ґрунту, що контактує з фундаментом.

Q = M/Uдома,

де Q - навантаження на погонний метрфундаменту від будівлі, М - сума всіх навантажень від конструкцій будівлі, обчислена раніше, Uдома - периметр будівлі.

Важливо! Якщо будинок має велику площу та передбачений монтаж внутрішніх стін, під які буде влаштований фундамент, їхню довжину додають до периметра для розрахунку відстані між буронабивними сваями фундаменту.

де P і Q – знайдені раніше значення, а L – максимальна відстань між палями.

Розрахунок для обчислення відстані між палями фундаменту зазвичай проводиться кілька разів. При цьому підбираються різні перерізи та глибина закладення.

Важливо! За рахунок того, що працює не тільки опорна частина буронабивного фундаменту, що несе здатність зі збільшенням глибини закладення в більшості випадків підвищується (залежить від характеристик основи фундаменту). При проектуванні опори для майбутнього будинку рекомендується розглянути кілька прикладів, змінюючи перетин та глибину закладання. Розраховується відстань між палями та їх кількість. Після цього «прикидається» кошторис (точні обчислення можуть бути трудомісткі, тому досить зразкових значень), і вибирається найбільш економічний варіант.

Перед розрахунком потрібно ознайомитись з . За вимогами цього нормативу буронабивні палі завдовжки до 3 метрів рекомендується передбачати діаметром від 30 см.

Приклад розрахунку

Вихідні дані:

Геологічні умови місцевості: на глибині 2 метри від поверхні ґрунту залягають суглинки тугоплатні, далі на всю глибину дослідження розташовуються тверді глини з коефіцієнтом пористості 0,5.
Потрібно спроектувати фундамент під одноповерховий будинокз мансардою. Розміри будинку в плані — 4 на 8 метрів, покрівля з металочерепиці вальмова (висота зовнішньої стінипо всіх сторонах однакова), стіни з цегли товщиною 0,38 м, перегородки гіпсокартонні, перекриття залізобетонні плити. Висота стін у межах першого поверху – 3 метри, на мансардному поверсі зовнішні стіни мають висоту 1,5 метра. Внутрішні стінині (тільки перегородки).

Збір навантажень:

маса стін = 1,2 * (24 м (периметр будинку) * 3м (перший поверх) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (щільність цегляної кладки) = 88,65 т (1,2 - коефіцієнт надійності по навантаженню);
маса перегородок = 1,2 * 2,7 м (висота) * 20 м (загальна довжина) * 0,03 т/м² (маса квадратного метраперегородок) = 2 тонни;
маса перекриттів з урахуванням цементної стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (товщина) * 32 м² (площа одного перекриття) * 2 (підлога першого поверху та підлога мансарди) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
маса покрівлі = 1,2*4 м*8 м*0,06 т/м² = 2,3 тонни;
снігове навантаження = 1,4*4 м*8 м*0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
корисне навантаження = 1,2*4 м*8 м*0,15 т/м²*2 (2 перекриття) = 11,5 тонн.

Разом: М = 112,94 т. Периметр будівлі Uдома = 24 м, навантаження на погонний метр Q = 160,55/24 = 6,69 т/м. Попередньо підбираємо палю діаметром 30 см і завдовжки 3 м.

За формулами для визначення відстані між палями

Усі необхідні формули наведені раніше, потрібно просто скористатися ними по порядку.

1. F = 3,14 D ² / 4 (площа круглої палі) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 = 0,071 м ², U = 3,14 D = 3,14 * 0,3 м = 0,942 м; (периметр палі по колу);

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;

У цій формулі 2,8 т/м² – розрахунковий опір бічної поверхні палі в тугопластичному суглинку, 2м – висота шару суглинку, в якому розташовується фундамент. Опір знаходять по таблиці 3. Там представлені значення для відповідної у разі глибини 50, 100 і 200 див. У розрахунок приймаємо мінімальне у тому, щоб забезпечити запас по несучої спроможності.

4,8 т/м² - розрахунковий опір бічної поверхні палі в напівтвердій глині, 1м - висота фундаменту, що міститься в цьому шарі. Останнє число у формулі – знайдений у першому пункті периметр палі. Значення 0,7 та 0,8 у пунктах 2 та 3 – коефіцієнти з формул.

4. Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (повна несуча здатність однієї палі);

5. L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м - максимальне значення відстані між палями (між центрами).

Призначаємо відстань 1,8 м. довжина наших стін кратна 2 м метрам, зручніше щоб і відстань між палями було 2 м, для цього потрібно трохи збільшити несучу здатність палі, наприклад, збільшивши її діаметр. Якщо отримане значення кроку досить велике, розумніше знайти мінімальне, оскільки чим більше відстань між палями, тим більше знадобиться перетин ростверку, що призведе до додаткових витрат. За таким самим принципом виконують розрахунки для зменшеного діаметра. Розраховують використану кількість матеріалу для декількох варіантів і підбирають оптимальне значення.

Будь-яка людина, яка хоч раз приклала свої сили до будівництва будинку, знає, що основою довговічності та надійності будівлі є її фундамент. Однак створення надійного фундаменту не таке легке завдання, як здається спочатку.

Фундамент з буронабивних паль дешевше стрічкового, і при цьому надійніше за рахунок розташування його нижче за глибину промерзання грунту.

Закладання будь-якої основи будинку, залежно від типу фундаменту, вимагає ретельного розрахунку.
До подібних розрахунків належить, наприклад, або здатність буронабивної палі.

Якщо підстилаючі ґрунти не доставляють особливих проблем, то практично будь-який будинок може обійтися звичайним. стрічковим фундаментом. Інша справа, якщо ґрунти під місцем будівництва проблемні: торфовища, болотисті або сильнопучинисті. Будувати будинки на таких рухомих ґрунтах необхідно з обережністю, дотримуючись технології. На думку досвідчених будівельників, оптимальною на проблемних ґрунтах є використання буронабивних паль, які поєднуються по верху стрічковим. монолітним фундаментомабо ростверком.
У чому перевага буронабивних паль?

Палевий фундамент коштує набагато дешевше, ніж стрічковий (до 20-50%) або плитний (до 2-4 разів). При цьому буронабивні палі спираються на стійку материнську породу, розташовану нижче за глибину промерзання, що виключає їх рух у вертикальній площині при пученні грунтів. Виняток становлять такі грунти, материнські породи яких розташовані глибше 8-10 м. На них як фундамент доцільніше використовувати монолітну плиту, яка «плаватиме» разом із підстилаючими ґрунтами.
Гвинтові стовпи, що набирають останнім часом, також спираються своєю основою на материнську породу, проте вони часто схильні до корозії, оскільки цинковий або лакофарбовий шар на їх поверхні стирається при вкручуванні в землю. Для порівняння, термін служби гвинтового фундаменту фахівцями оцінюється в 40-50 років, тоді як здатний служити набагато більший термін. Палево-гвинтовий фундамент може бути настільки ж довговічним, якщо металеві труби заповнити зсередини бетоном, проте це різко підвищує його вартість та доцільність.

Повернутись до змісту

Технологія використання буронабивних паль

Головною особливістю використання буронабивних паль є їхня заливка безпосередньо на місці будівництва. Єдиною складністю є буріння свердловин для заливки, оскільки це важка ручна праця (важка техніка для буріння свердловин не завжди може проїхати до ділянки будівництва при проблемних ґрунтах). Однак технології не стоять на місці і будівельний ринок пропонує безліч рішень для буріння свердловин: від бензинових до непромислових електричних бурів і бурильних установок. Особливу надійність мають опори з розширеною нижньою частиною, проте вони складніші у виготовленні.

Закладання фундаменту такого типу є процес буріння свердловини необхідної глибини, в яку поміщають каркас з арматури. Армування додасть міцність на вигин або злам у горизонтальній площині. Після розташування арматури свердловина заливається бетоном нарівні з рівнем грунту або при необхідності вище за нього, але зі спорудженням відповідної опалубки. Опалубку роблять із підручних матеріалів (руберойду, азбестової труби або дощок) на необхідну за проектом висоту.
Оголовок має бути доступний для з'єднання з ростверком. Найчастіше над поверхнею залишають закінчення армокаркасу, який зв'яже готові опори з ростверком.

Повернутись до змісту

Розрахунок основних характеристик буронабивних паль

Повернутись до змісту

Несуча здатність – головна характеристика буронабивної палі

При створенні пальового фундаменту не можна не враховувати такий параметр, як здатність кожної опори, що несе, так як від цього залежить як витрата матеріалів для їх створення, так і кількість самих стовпів для надійної опори будівлі.

Несуча здатністьбезпосередньо залежить від розмірів стовпа. Наприклад, буронабивна паля діаметром 300 мм здатна витримати навантаження в 1,7 т, тоді як паля з діаметром 500 мм витримує вже 5 т. При незначній різниці в розмірах навантаження відрізняється в рази.

Виходячи з цього, правильний розрахунок опор забезпечує надійний фундамент будинку. Крім того, від прямо залежить їх кількість та кількість необхідного матеріалуїх виготовлення. Тому розрахунок кількості буронабивних паль та оптимальної відстані між ними (ще один важливий параметр пальового фундаменту) є компонентом загального для будівництва будинку.

Повернутись до змісту

Матеріал виготовлення

Як уже сказано раніше, показник несучої здатності буронабивної палі залежить від її розмірів. Однак це не єдиний критерій, що застосовується для розрахунку несучої здатності пальового фундаменту. Не менш важливо зважати на матеріал, з якого він виготовлений. Марка бетону, що застосовується для заливки конструкції, безпосередньо впливає на міцність фундаменту та навантаження, що витримуються.

Наприклад, паля, залита бетоном М 100, теоретично здатна витримувати навантаження 100 кг на 1 см² площі її опори. Цей показник є досить високим, так як паля квадратного перерізу зі стороною основи рівною 20 см і площею 400 см² повинна витримувати навантаження в 40 т. Розрахунок показав, що здатність, що несе, безпосередньо залежить від матеріалу, з якого виготовлений фундамент.

Крім того, важливо враховувати не тільки те навантаження, яке може витримати кожна паля, але й здатність самих підстилаючих грунтів. Відповідно, при недостатній кількості стовпів та підвищеному навантаженні на ґрунт фундамент може зруйнуватися через те, що окремі палі підуть далі на глибину.

Чим міцніше підстилаючі ґрунти, тим менше опор необхідно для спорудження якісного фундаментувдома. Крім того, необхідно враховувати глибину промерзання ґрунтів на даній ділянці. ґрунтових вод, безпосередню довжину конструкцій, міцність арматури тощо.

Повернутись до змісту

Вартість пальового фундаменту

Всі перераховані вище параметри впливають на кількість і якість стовпів, від яких залежить загальна вартість пальового фундаменту. : для діаметром 15 мм, закладеної на глибину 2 м, необхідно 0,035 м³ бетону, 3 арматурні дроти довжиною 2 м з діаметром 12 мм і деяка кількість гладкої арматури для їх обв'язування. З урахуванням того, що всі ці матеріали необхідно буде доставити до ділянки будівництва, виходить, що вартість кожної опори (без урахування робіт з їх буріння та заливання приймається умова, що всі ці роботи проводилися особисто вами) дорівнює 180-200 руб., а загальна вартість фундаменту дорівнюватиме результату від множення цієї цифри на загальну кількість опор.

Отримана цифра може бути скоригована. Наприклад, як уже говорилося, у будівництві використовуються буронабивні палі з розширеною основою. Така основа проводиться за допомогою спеціального пристосування (плуга), який надягає на наконечник бура. Плуг опускається в готову свердловину і обертанням розширює її основу. Що дає такий крок? Звичайна паля діаметром 200 мм витримує навантаження в 1 т. Якщо ж розширити її основу до 300 мм, залишаючи решту свердловини незмінною, то несуча здатність збільшиться до 2 т. Вартість готового фундаменту.

Після того як буде відоме навантаження на фундамент, обчислено несучу здатність з урахуванням ґрунтів та матеріалів та підраховано необхідну їх кількість, визначається оптимальна відстаньміж ними. Головною умовою залишається те, що вони обов'язково повинні бути розташовані по кутах майбутньої будівлі та у місцях перемичок зовнішніх та внутрішніх стін.

На вартість фундаменту впливає конструкція фундаменту. Так, фундамент з ростверком буде дорожчим, ніж без нього, однак і міцністю мати набагато більшу. При обв'язці ростверком можна не побоюватися того, що одна з паль підніметься або опуститься під дією сил здирання, руйнуючи при цьому цілісність будинку.

Якщо ж ґрунти досить надійні, а глибина закладки дозволяє не боятися обдимання ґрунтів, то ростверк створювати необов'язково.

Серед безлічі видів фундаментів одна конструкція поєднує простоту, міцність і низьку вартість. У ній дорогий котлован замінено на кілька шурфів, а замість масивного моноліту встановлено легкий ростверк. Однак його пристрій потребує точного розрахунку.

Чим масивніше буде будинок, тим більшу глибину потрібно бурити шурфи, тим більша кількістьбетонних стовпів потрібно встановити. Проектування – трудомісткий процес. Пропонуємо використовувати для розрахунку буронабивного фундаменту калькулятор – програму, що дозволяє проводити обчислення за довільними параметрами.

Проектування стовпчастого фундаменту з буронабивних паль. Загальні вимоги

Міцний фундамент повинен утримувати будівельну конструкцію та зберігати при цьому статичне (нерухоме) положення у ґрунті. Палі зазнають осьового та поперечного навантаження. Там діє сила, величина якої залежить від повної маси будівельної конструкції.

Здатність фундаменту до протидії навантаженням залежить від характеристик ґрунту та параметрів паль, а саме:

від механічних властивостейґрунтів, їх схильності до усадки та розповзання;
від щільності установки опор у ґрунті;
від глибини залягання пальових підошв;
від майдану опорних майданчиків.

На несучу здатність ґрунтів впливають:

механічні та фізичні параметри ґрунтів;
рівень підземних вод;
регулярне промерзання.

Чим сипучі ґрунти, чим вони вологіші, ніж холодніше за зиму, Тим більше має бути фундамент: шурфи буряться глибше, а опори робляться товщі.

Тип ґрунтів визначається гранулометричними параметрами ґрунту — питомою та об'ємною вагою, пластичністю, вологістю, пористістю. Найточніші характеристики дадуть лабораторні дослідження зразків ґрунтів. Усереднені параметри наведено у таблиці.

На здатність стовпів витримувати навантаження впливають фактори:

площа основи палі;
клас бетону;
ступінь армування;
частота розташування.

Загальні правила розміщення стовпів:

Інтервал між стовпами має втричі перевищувати діаметри палі;
Максимальний інтервал складає 3 м;
Мінімальний переріз п'яти палі при довжині елемента ростверку до 3 м становить 0,3 м.

Визначення характеристик та параметрів фундаменту

Для того, щоб спроектувати фундамент, необхідно зробити розрахунки за таким алгоритмом:

Обчислити загальну масубудівлі, що будується.
Визначити типи ґрунтів та обчислити їх фізико-механічні параметри. Для цього беруть зразки ґрунту на різній глибині із пробних свердловин.
Визначити силу, з якою будинок тисне на фундамент.
Здійснити розрахунок несучої здатності буронабивної палі.
Визначити загальну кількість буронабивних паль та їх конфігурацію.

Визначення маси будівлі

1. Масу підраховують для кожного елемента конструкції – стін, перегородок, перекриттів та покрівлі. Спочатку розраховують обсяг:

V = L х D х H; (1)

L, D, H– відповідно довжина, ширина та висота елементів будинку.

2. Обчислюють вагу:

m = V x p; (2)

де p- Щільність матеріалу.

Для підрахунку використовують нормативні значення питомих мас. Щільність бетону становить, наприклад, 2494 кг, а питома вага деревини – 480-520 кг.

3. Розраховують вагу корисного навантаження – додають масу підлоги, штукатурки, декоративних. оздоблювальних матеріалів. Ця величина – стала, нормативна. Вона залежить від загального розміру помешкань будинку на всіх поверхах. Значення ваги корисного навантаження дорівнює 150 кг/м2.

4. Збільшують загальну масу на коефіцієнт запасу міцності: конструкція має протидіяти тиску снігу взимку. Величину коефіцієнта беруть із СП «Навантаження та дії». Для середньої смугиРосії значення коефіцієнта надійності дорівнює:

1,3 – для бетонних монолітних споруд;
1,2 – для збірних цегляних та плитних конструкцій;
1,1 - для будинків з бруса та колод;
1,05 – для споруд із сталі.

Визначення фізико-механічних параметрів ґрунтів

1. Несучу здатність ґрунту можна визначити за таблицею 1:

Таблиця нормативних опорів ґрунтів під торцем опори, кг/м2

Паля спирається на ґрунт не лише нижнім торцем, а й усією бічною поверхнею. Цей опір також враховується під час розрахунку фундаменту.

Таблиця нормативних опорів ґрунтів вздовж поверхні опори, кг/м2

Важливо:глибина шурфів має бути на 0,3-0,5 м більшою, ніж глибина промерзання. Узагальнені відомості про параметри промерзання ґрунтів викладено у СП 131.13330.2012 Будівельна кліматологія. Для виконання розрахунків користуються актуалізованими даними із СНіП 23-01-99 (діє з 2013 року).

Визначення параметрів, що впливають на несучу здатність паль

Опори виготовляються із бетону марки 100 і вище. Для того щоб опора витримувала поперечні навантаження, її армують сталевими прутками. Щоб перерозподілити і вирівняти між палями вагове навантаження, додати конструкції жорсткість, вершини опор обв'язують бетонним ростверком. Монолітну стрічку армують залізними прутками.

Визначення кількості опор фундаменту та їх конфігурації

Довжину внутрішніх простінків додають до загальної величини протяжності фундаменту. Згодом на основі цієї величини будуть визначені інтервали між осями опор. Обчислення трудомісткі, але можна довірити комп'ютеру: машина точно розрахує параметри фундаменту.

Мінімальна кількість опор визначена нормативною документацією: їх необхідно обов'язково встановити в кутах будівлі та в точках перетину несучих стін.

Онлайн калькулятор дозволить:

зробити розрахунок параметрів ростверку;
визначити необхідний обсяг бетону;
задати навантаження, яке може витримати одна паля;
встановити діаметр, глибину залягання та кількість опор для фундаменту.

Приклад: Визначення опірності буронабивної палі за матеріалом і грунтом

1) За матеріалом (Рмат):

Рмат = Кур*Sосн*Rм; (3)

Кур- Індекс однорідності грунтів (довідково дорівнює 0,6);

Sосн– площа основи опори, м2 (визначається розрахунковим шляхом – 3,14*r2); Площа основи палі діаметром півметра дорівнює 0,196 м2;

Rм- Величина опору бетону (таблична); Для бетону ця величина дорівнює 400 кг/м2.

Підставляючи значення формулу, отримуємо: Рмат = 47 тонн.

2) По ґрунту (Ргр):

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

Ког- Індекс однорідності грунту (довідково дорівнює 0,7);

Кур- Індекс умов роботи (приймається за 1);

p- Періметр (для триметрової палі з діаметром 0,5 м периметр дорівнює 0,157 м);

Rгосн– опір ґрунту, наведений у таблиці 2; Для глини складає 90 т/м2;

Sосн– площа основи опори, м2 (визначено раніше – 0,196 м2);

Rгрп– величина опору ґрунту під п'ятою опори (таблична); Для твердої глини це 90 т/м2;

Кду- Додатковий індекс умов - 0,8;

Rгбок- Значення несучої здатності грунтів збоку. Визначається як середня зважена кожної точки поверхні з інтервалом в 1 метр. У нашому випадку одно 3,85 тонн/м2.

h– товщина першого шару ґрунту, що прилягає до фундаменту. Її розрахункове значення становитиме 2,3м.

Підставляючи цифрові величини формулу (2), отримуємо опір палі по грунту – 26,5 тонн. Ця величина – менша, ніж міцність матеріалу. Її і беруть як вихідну для визначення кількості паль.

Приклад: Розрахунок кількості опор. Алгоритм обчислень

1) Визначаємо вагове навантаження на 1 м ростверку (Нпм). Для цього повну масу будинку відносимо до загального периметру ростверку.

Нпм = Мд/Пф; (5)

2) Обчислюємо міжосьову відстань між опорами: знаходимо відношення значення несучої здатності палі до навантаження на погонний метр фундаменту.

Осв = Ргр / Нпм; (6)

У нашому випадку опора здатна витримати вагу 26 тонн. Значить, на кожен метр ростверку, за дотримання мінімального інтервалу розміщення паль у 3 метри, може прийтись до 8,33 тонн. На практиці питомий тиск, який чиниться звичайною одноповерховою будовою на фундамент, становить 5,5–7 тонн.

Цей розрахунок буронабивних паль показав: ми можемо вибрати легшу конструкцію фундаменту.

Фундаменти є украй відповідальною частиною будь-якої будівлі. Чи з'являться тріщини на стінах, чи будинок буде просідати з часом - все це залежить від того, наскільки грамотно підібрані розміри та матеріали для опорної частини. Щоб правильно запроектувати буронабивний пальово-ростверковий фундамент, потрібно виконати його розрахунок по здатності, що несе.

Несуча здатність фундаменту – це навантаження, яке він зможе витримати без руйнувань, деформацій чи інших неприємних процесів. При конструюванні буронабивної основи потрібно з'ясувати таку інформацію:

переріз елемента;
довжина;
відстань між окремими палями.

Розрахунок паль за несучою здатністю часто виконується із заздалегідь відомим перетином фундаменту. Ця характеристика залежить від наявної техніки. Як вихідні дані необхідно підготувати:

склад ґрунтів на ділянці;
збирання навантажень на опору будинку.

Збір вихідних даних для розрахунку

Перед тим, як розрахувати буронабивний пальово-ростверковий фундамент, потрібно вивчити властивості ґрунту на ділянці будівництва. Виконати це можна двома методами: уривок шурфів (глибоких ям) або буріння ручним інструментом. Вивчення ґрунту проводять трохи глибше за передбачувану підошву (приблизно на 50 см). За виконання робіт необхідно аналізувати кожен плат грунту, визначати його тип.

Щоб отримати уявлення про те, які бувають ґрунти, як правильно їх розрізняти, рекомендується прочитати . На особливу увагу заслуговує додаток А, в якому дано основні визначення.

Наступний етап розрахунку буронабивної палі та ростверку – збір навантажень. Його простіше виконувати у тоннах. Для його виконання потрібно знати обсяги будівельних конструкційта щільності матеріалів, з яких вони виготовлені. Щоб підрахувати масу будівлі, потрібно згадати просту формулу зі шкільної фізики: «Масу ми легко знайдемо, помноживши щільність на об'єм». У збір навантажень на фундаменти включають:

власну масу опорної частини (призначають орієнтовно);
масу перекриттів, стін, перегородок (прорізи із загального обсягу краще не віднімати);
корисне навантаження на перекриття (для житлових будівель це навантаження призначається 150 кг/м 2 підлоги, береться на кожному поверсі);
масу покрівлі;
снігове навантаження (залежить від кліматичного району будівництва, розрахунок виконується по ).

Порада! Для спрощення завдання снігове навантаження можна призначати за спеціальною картою або таблицею. Тобто, без виконання складного розрахунку.

Знайдену масу кожного елемента потрібно помножити на коефіцієнт надійності навантаження. Величина цього коефіцієнта залежить від матеріалу, з якого виготовлено конструкцію. Для снігового та корисного навантажень коефіцієнти постійні і становлять 1,4 та 1,2 відповідно.

Більш докладну інформацію про збирання навантажень на фундаменти можна знайти у статті.

Довідкова інформація

Щоб правильно розрахувати буронабивний пальовий фундамент потрібно знати характеристики грунту міцності. Інформацію про це можна знайти у ВСН 5-71. Для зручності далі представлені адаптовані таблиці цього документа окремо по кожному типу грунтів.

Таблиця 1.Несуча здатність глинистих ґрунтів залежно від консистенції та пористості на опорній ділянці палі, т/м 2 .

Таблиця 2.Несуча здатність глинистих ґрунтів по довжині буронабивної палі, т/м2.

Таблиця 3.Несуча здатність піщаних ґрунтів, т/м2.

Таблиця 4.Несуча здатність великоуламкових ґрунтів, т/м 2 .

Щоб виконати розрахунок перетину та відстані між палями необхідно вибрати одне або два (для глин) значення з наведених у таблиці залежно від результатів уривки шурфів чи буріння.

Порядок розрахунку

Після уважного вивчення всіх попередніх пунктів для розрахунку пальово-ростверкового фундаменту має бути така інформація:

маса будинку в тоннах та навантаження на кожен погонний метр ростверку;
несуча здатність ґрунту в тоннах на м2.

Щоб визначити навантаження на погонний метр фундаменту, необхідно масу будинку розділити на сумарну довжину ростверку.

Несуча здатність однієї палі знаходиться за формулою:

P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), де

P - несуча здатність кожної палі фундаменту;

R - міцність ґрунту, знайдена за табл. 1, 3 чи 4;

S - площа перерізу палі на кінці (формула для знаходження наведена далі);

u – периметр палі;

fin - опір ґрунту на бічній поверхні буронабивного пальового фундаменту, знайдений за табл. 2;

li - товщина шару ґрунту, який чинить опір бічній поверхні;

0,7 та 0,8 - коефіцієнти, які враховують однорідність ґрунту та умови роботи палі.

Для палі круглого перерізуплоща знаходиться через діаметр або радіус: S = 3,14 * D2/4 = 3,14 * r2/2. Тут D і r – це діаметр і радіус відповідно.

l – відстань між палями буронабивного фундаменту;

P - несуча здатність однієї палі, знайдена раніше;

Q -навантаження на погонний метр фундаменту (маса будинку ділити на довжину ростверку).

Порада! Перед початком розрахунку необхідно ознайомитись з . Мінімальний діаметр пальової основи при довжині елемента менше 3 метрів становить 30 см. Щоб знайти найбільш раціональне рішення рекомендується розглянути 2-3 варіанти геометричних розмірів паль. Для кожного випадку знаходять відстань між опорами та оцінюють витрати на будівництво. Вибирають найекономічніший варіант.

Детальний розрахунок відстані між палями з розглядом кількох прикладів може забрати багато часу. Але тут перед майбутнім власником будинку стоїть вибір, що економити: час чи гроші.

Армування буронабивної палі

Робоча арматура розташована вертикально вздовж палі. Як її використовують прути класу А400 (Аlll) діаметром 10-16 мм. Поперечну обв'язку виготовляють із гладкої арматури А240 (Al) діаметром 6-8 мм. У кожній палі має бути не менше чотирьох робочих вертикальних пруток.

Розрахунок ростверку

Розрахунок ростверку пальового фундаменту виконується приблизно так само, як і обчислення для стрічкового типу опорної частини будинку. Щоб розрахувати ширину стрічки, потрібно скористатися формулою:

= М/L*R, де

B – необхідна ширина ростверку;

М - маса будинку (з відрахуванням маси паль);

L – довжина ростверку;

R - несуча здатність ґрунту (шару біля поверхні).

Цей розрахунок підійде для стрічки, яка розташована безпосередньо на землі або з невеликим заглибленням. Для висячого ростверку розрахунок буде складнішим, виконувати його самостійно проблематично.

Армування ростверку

Підібравши ширину ростверку буронабивного фундаменту, потрібно грамотно його армувати. Можна використовувати вимоги до сталевих стрижнів.

Як матеріал для армування вибирають прути класу А400 (Alll). Максимально допустимий діаметр робочих прутів – 40 мм. Мінімальні значення наведені у таблиці.

Приклад розрахунку пальового буронабивного фундаменту

Вихідні дані для розрахунку:

одноповерховий цегляний будинокз мансардою; товщина стіни 380 мм;
розміри у плані 7 на 9 метрів, внутрішніх несучих стін немає (тільки перегородки), висота поверху 3 м;
покрівля кроквяна мансардна з покриттям з металочерепиці;
ґрунти на ділянці - напівтверда глина з коефіцієнтом пористості 0,6, залягає на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значення для глибини 1 м).

Збір навантажень зручніше виконувати у табличній формі. Необхідно не забувати коефіцієнти надійності.

Ростверк попередньо приймаємо шириною 0,4 м і висотою 0,5 м. Довжина буронабивної палі попередньо - 3 м, переріз діаметром 40 см, встановлюються з кроком 1,5 м.

Кількість паль = 32 м (L, довжина ростверку)/1,5 м (крок паль) +1 = 22 шт. (округлюємо до цілих у менший бік). S = 3,14 * 0,42/4 (формула площі через діаметр, див раніше) = 0,126 м 2 .

Маса ростверку: 0,4 м * 0,5 м * 32 м (довжина) * 2500 кг/м3 (щільність з/б) * 1,3 (коефіцієнт) = 20800 кг.

Маса паль: 22 шт. * 3 м * 0,126 м2 * 2500 кг / м 3 * 1,3 = 27030 кг.

Сумарна маса всього будинку = 235 830 кг = 236 т.

Навантаження на погонний метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

Розрахунок паль

Варіант розрахунку палі 1.

Несуча здатність однієї палі = 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 (довжина палі)) = 16,93 т.

u = 3,14 * D = 3,14 * 0,4 = 1,26 м, де D - діаметр палі.

Відстань між палями = l = P/Q = (16,93 т)/(7,36 т/м) = 2,3 м. Крок досить великий, можна зменшити довжину палі до 2м.

Варіант розрахунку палі 2.

У розрахунках для попереднього випадку потрібно замінити лише одне значення. Несуча здатність однієї палі = 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 (довжина палі)) = 13,41 т.

Відстань між палями = l = P/Q = (13,41 т)/(7,36 т/м) = 1,82 м.

Варіант розрахунку палі 3.

Розглянемо ще один варіант з діаметром палі 50 см та довжиною 2 м.

S = 3,14 * 0,52 / 4 = 0,196 м 2;

u = 3,14 * D = 3,14 * 0,5 = 1,57 м.

Максимальне навантаження однієї палі = P = (0,7*72 т/м2*0,196 м 2 ) + (1,57 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (довжина палі)) = 18, 67 т.

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

Рекомендується вибирати крок паль наближений до 2 м. У цьому випадку оптимальним стане 2 варіант з фундаментами невеликого перерізу і довжини. Для більш точного результату можна розрахувати витрати матеріалу у всіх випадках і порівняти його.

Оскільки планується будівництво важкого цегляного будинку, Як робочого армування призначаємо прути побільше, діаметром 14 мм. Для виготовлення поперечних хомутів використається арматура 8 мм.

Розрахунок залізобетонного ростверку
З маси будинку, використаної при попередніх обчисленнях, необхідно відняти масу паль. Отримуємо навантаження 208800 кг = 209 т.

Ширина ростверку = В = М/L*R = 209 т/(32 м*72 т/м 2 ) = 0,1 м. Необхідна ширина ростверку менша за ширину стіни будівлі. Призначаємо величину конструктивно 0,4 м. Звиси стіни з ростверку не повинні бути надто великими, максимальне значення 0,04м. Висоту ростверку також вибираємо конструктивно 0,5 м. Залишається призначити армування:

Робоче приймається 0,001 * 0,6 м * 0,5 м = 0,0003 м2 = 3 см2. По сортаменту підходять 4 стрижні діаметром 10 мм, але за вимогами СП мінімальне значення при довжині сторони ростверку 6 м – 12 мм. Приймаємо 4 прути діаметром 12 мм (два зверху та два знизу).
Поперечне армування діаметром 6 мм.
Вертикальне армування діаметром 6 мм (оскільки висота стрічки менше 0,8 м).

Виконання розрахунку дозволить оптимально використовувати матеріали та робочу силу на будівельному майданчику.