Для чего применяют сваи при строительстве

В данной статье речь пойдет о свайном типе фундаментов. Будет рассмотрена конструкция и устройство свайных фундаментов для малоэтажного строительства. Так же мы разберем типы свайных фундаментов и наиболее популярные материалы для свай.

Свайные фундаменты широко применяются в промышленном и гражданском строительстве (ПГС). Они возводятся на участках со слабым грунтом под здания в несколько этажей. Строительство этих фундаментов позволяет исключить земляные работы в бесподвальных зданиях или значительно сократить их объем при наличии технического подполья.

В более скромных масштабах свайные фундаменты применяются в индивидуальном строительстве дачных домов и коттеджей.

Содержание: (скрыть)

Определение термина «свайный фундамент»

В общем виде свайный фундамент представляет собой погруженные в грунт сваи, объединенные сверху железобетонными (бетонными) балками или плитой (ростверками).

Когда целесообразно применять свайный фундамент.

Секреты фундамента дома на винтовых сваях. Особенности монтажа и контроля работ. Строй и Живи.

Рассмотрим предпосылки применения свайного фундамента в частном строительстве.

Необходимость в возведении свайного фундамента при особых условиях

Причина 1. В ряде случаев при строительстве дачного дома или коттеджа в верхней части основания возводимого здания может находиться относительно слабый слой грунта.

К слабым грунтам можно отнести:

• Суглинки и глины в текучепластичном состоянии;
• Лёссовидные грунты — содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном наличии глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость;
• Плывуны — песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой;
• Растительные грунты — различные почвы с примесью 1. 20% перегноя, торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков.

В этом случае возникает необходимость в передаче давления от здания на более плотный грунт, залегающий на некоторой глубине в зависимости от геологических условий.

Тогда рекомендуется устраивать фундаменты из свай, которые способны воспринимать большие нагрузки по сравнению с фундаментами неглубокого заложения. Особенно эффективны фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании более 1,5 метра. В этом случаи свайный фундамент более надежный чем столбчатый и тем более ленточный

Причина 2. Возможно применение свайных фундаментов и в плотных грунтах в целях уменьшения объема земляных работ, расхода бетона, снижения трудоемкости и стоимости строительства. При устройстве свайного фундамента отпадает необходимость в рытье котлована, складировании вынутого грунта, вывозе грунта, обратной засыпке и т.д. Если у Вас возникла необходимость соорудить фундамент за короткое время, малыми силами и с минимальными затратами, тогда вариант свайного фундамента – это Ваш вариант. К примеру, для сооружения одной сваи длиной 3 метра и диаметром 300 мм, потребуется выполнить земляных работ объемом 0,2 м3 земли (при помощи бура), а в случае с устройством ленточного фундамента объем земляных работ будет гораздо больше (в зависимости от ширины подошвы фундамента). Этот вариант приемлем, если в проекте дома не предусмотрен подвал.

Причина 3. В случае если при расчете ленточного фундаменты ширина фундамента получается слишком большой (больше 1,5 м), имеет смысл применить свайный фундамент, что сократит расход материала.

Причина 4. В случае, если выбор типа фундамента диктуется видом несущего остова, к примеру, если Вы решили использовать каркасный несущий остов на основании, сложенном слабыми грунтами, то рационально будет применить свайные кусты под каждую колонну, а не делать ленточный фундамент.

Конструкции свайных фундаментов очень разнообразны и зависят:

• от выбора типа свай,
• способа их изготовления и погружения в грунт,
• расположения их под строящимся зданием,
• от характера работы сваи в грунте,
• от конструкции ростверков.

Для изготовления свайных фундаментов привлекается большое количество специальной строительной техники, что, конечно, не приемлемо для дачного строительства. Поэтому мы остановимся на тех конструкциях свайных фундаментов, которые под силу индивидуальному застройщику.

Виды свай для дачного строительства

Сваи — это относительно длинные заостренные или имеющие пяту бетонные, деревянные или металлические стержни квадратного или круглого сечения, погруженные в грунт в готовом виде или изготовленные непосредственно в грунте. Применяется в дачном строительстве для укрепления грунта в качестве фундамента здания.

Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме скальных пород. Этот вид фундамента технологически и экономически целесообразно применять в частном строительстве:

• Для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
• Если плотные грунты расположены глубоко и когда верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны);
• При большой глубине промерзания от 2 м;
• На склонах с крутым уклоном;
• Если масса частного дома слишком велика (более 350 т).

Свая в готовом виде с одной стороны имеет острый конец, которым свая погружается в землю с помощью специальной техники (молотов) через подвижные слои грунта, пока она не достигнет твердого слоя.

Для изготовления свай непосредственно в грунте в нем бурятся скважины с последующим их армированием и заливкой бетоном.

Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений, способу их погружения в грунт.

Требуемая длина свай заранее рассчитывается проектировщиком.

Как правило, в индивидуальном домостроении длина сваи составляет от 1,5 до 6 м, расстояние между сваями не привышает 2 м.

В зависимости от способа их заглубления в грунт можно рассматривать следующие виды свай:

• Забывные — загружаются в грунт без выемки. Для этого используются специальные механизмы, такие как вибропогружатели, вибровдавливающие и вдавливающие устройства;
• Набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в пробуренные скважины;
• Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем установки в пробуренных скважинах железобетонных элементов;
• Винтовые — имеют форму сверла и закручиваются в грунт при помощи специальных машин.

1 — деревянная, 2 — железобетонная сплошного сечения, 3 — железобетонная полая, 4 — стальная винтовая, 5 — набивная бетонная в процессе изготовления.

В частном строительстве, в основном, применяют сваи вариантов 1, 2, 4, 5.

По характеру работы сваи подразделяют:

• Сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого грунта. У свай-стоек небольшая гладкая поверхность, за которую не цепляется грунт. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт. В этого типа сваях самое важное — это достаточно широкое основание, так как оно принимает на себя более 80% нагрузки. К ним относятся сваи ТИСЭ — это сваи с уширением в нижней части и сваи, забетонированные в обсадной трубе или иногда без нее бетонируют прямо в скважине, но теряется 15-20% прочности. Применяются, когда прямо под подошвой залегает слабый грунт и такие сваи практически не дают осадки.
• Висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки. Э ти сваи имеют развитую боковую поверхность и по всей своей длине они цепляютмя за грунт. Для них менее важна площадь острия, главное их поверхность — неровная, со множеством выступов. Например, буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в скважину (иногда и под давлением). В этом случае боковые поверхности сваи обеспечивают от 60-70% несущей способности. Применяются, когда вести серъезные земляные работы оказываются очень дорого. Чаще используют когда высокий уровень грунтовых вод или сравнительно толстый слой слабого грунта, под которым есть более прочный, но не настолько, чтобы удержать сваю-стойку).

Конструкция свай-стоек.

Размещение свай в фундаменте

Оно может быть в виде:

1. Одиночных свай — под отдельно стоящие опоры;
2. Свайных лент — под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два ряда и более;
3. Свайных кустов – под каждую колонну в случае каркасного несущего остова здания.

Размещение, тип, размер, глубина и способы погружения свай указываются в проектах (параметр b — шаг свай). Сваи выполняют в грунте в основном вертикально, но существуют варианты их размещения наклонно. Этот вариант применяется в том случае, когда на фундамент действуют значительные горизонтальные силы.

Например, если площадка под фундамент имеет уклон и возможна подвижка грунта при весеннем таянии снегов или обильных долговременных осадках. В основном, при строительстве дачных домов, применяют как одиночные сваи, так и свайные ленты. Усиление свайными кустами в частном строительстве происходит, если участок застройки частично имеет слабое основание (в месте бурения единичной скважины обнаруживается плывун) или неравномерно водонасыщен грунт, а также при укреплении, например, большого дверного проема (гаражные ворота).

Материалом для изготовления свай

• Железобетон (бетон) — его применение предпочтительнее с точки зрения долговечности (100 и более лет). Плюс бетонных свай в том, что при наличии соответствующей техники их изготовление может происходить прямо на месте. Для изготовления свай используют бетон не ниже М200;
• Сталь — сваи выполняются в виде различных прокатных стальных профилей или труб. Однако не рекомендуется применение металла по трём причинам:

1. Требуется крановое оборудование для монтажа при диаметрах свай более 100 мм и длине их более 3 м;
2. Большой расход металла;
3. Необходимо антикоррозионное покрытие свай.

• Дерево — деревянные сваи представляют собой прямое, очищенное от коры (ошкуренное), наростов и сучьев бревно диаметром 22-34 см и длиной до 8,5 метров из хвойных твердых пород (сосны, ели, лиственницы, пихты). Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Несмотря на свою дешевизну в наших широтах при строительстве загородного дома для свайного фундамента их практически не используют, так как они подвержены быстрому гниению. Хотя этот вариант нельзя исключать при использовании современных химических препаратов обработки древесины против гниения.

Итак, для частного строительства наиболее подходят сваи железобетонные сплошного сечения, стальные винтовые, буронабивные бетонные. По способу заглубления предпочтение конечно надо отдать буронабивному варианту. Для легких строений – как дачные дома, приемлемым вариантом является ленточное расположение свай. Как уже говорилось выше, использование свай – стоек или висячих свай, зависит от геологических условий, но как правило, это сочетание состояний работы сваи.

Ростверки свайных фундаментов

Свайный фундамент с ростверком (свайно ростверковый фундамент) – строительная конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные ростверки.

Ростверки бывают высокие и низкие. Низкий ростверк обычно располагают ниже поверхности грунта и он передает часть вертикального давления на грунт основания, в то время как высокий ростверк эти нагрузки передает на сваи. Устройство сборных железобетонных и монолитных ростверков представляют наиболее приемлемые варианты для дачного строительства.

Металлические ростверки обычно сваривают на месте и «привязывают» к сваям арматурным прутком. При обустройстве большого по размерам фундамента, для установки отдельных элементов швеллера или двутавра требуются применения крановой техники, что не всегда удобно в индивидуальном строительстве, т.к. требует организации подъездных дорог и площадки для крана.

Самым приемлемым для частного строительства считается железобетонный ростверк. Для изготовления литого железобетонного ростверка, между сваями собирают опалубку, в которую закладывают арматуру из стальных прутков. Часть вертикальных прутков приваривают к сваям и «связывают» их между собой длинными арматурными прутками, находящимися внутри опалубки.

Обзор видов фундамента для дома читайте в статье Фундамент дома. Выбор типа фундамента дома.

Источник: www.builderclub.com

Назначение и виды свай

Сваи предназначены для изготовления фундаментов сооружений и зданий с целью передачи нагрузки на грунт, а также для увеличения его несущей способности. Фундамент отличается долговечностью, простотой обустройства и дешевизной. Виды свай зависят от применяемого материала, технологии изготовления, формы и метода погружения.

Различие по сортаменту заключается в используемых материалах и технологиях погружения. При этом монтаж свай зависит от свойств материала и конструктивных особенностей. По материалам различаются следующие виды:

• сваи железобетонные или бетонные;
• деревянные;
• металлические.

Классификация производится также по способам их погружения в грунт, напрямую связанным с механическими свойствами и конструктивными особенностями.

Сваи: виды погружения

Сваи из любого материала подразделяются на висячие и стойки. Первые применяются для слабых грунтов большой глубины. Они передают нагрузку не только нижним концом, но также трением между грунтом и боковой поверхностью. Стойки опираются нижним торцом на плотное основание, которое воспринимает всю нагрузку.

Конструкции свай взаимосвязаны со способом погружения и бывают следующих типов.

1. Забивные — с помощью ударов молотов, с применением вибраторов или устройств вдавливания. Способ применяется, если рядом нет других сооружений, которые от сотрясений грунта могут дать осадку.
2. Полые сваи-оболочки. Их погружают в грунт посредством вибрации с удалением изнутри грунта и замещением его бетонным раствором.
3. Буровые — пробуриваются скважины и заполняются смесью бетона с армированием или железобетонным элементом.
4. Набивные — скважину изготавливают обжатием грунта и заливают бетонной смесью.
5. Винтовые — завинчиваются в грунт.

Сваи из дерева

Деревянный фундамент применяют для легких домов, у которых вес на 1 м 2 площади ниже нормативного. Его возводят для строений с таким же сроком службы. Обычно это временные и хозяйственные постройки, небольшие магазины, автомойки, кафе. Для подобных сооружений не требуются дорогие согласования, предъявляемые к капитальным сооружениям.

Виды свай из дерева классифицируются по типу пиломатериалов, применяемых для их изготовления. Они делаются из сосны, ели, кедра, лиственницы, дуба и т. д. Бревна берут прямоствольные и очищают от коры. Сваи изготавливают длиной от 4,5 до 16 м и диаметром от 20 см. Если заглубление значительное, деревянные сваи наращиваются максимум до 4 элементов.

Снизу торец стачивают на конус, длина которого равна 1,5-2 диаметрам ствола. При слишком плотном грунте или с твердыми включениями снизу надевают башмак из металла. Верхний торец защищают металлическим кольцом (бугелем) для защиты от деформаций при вбивании.

Перед погружением сваи пропитывают составами от гниения: специальными обмазками, обжигом. Затем их дополнительно покрывают креозотовым маслом или осмолкой и обертывают антисептическими бандажами.

Под столбы фундамента обычно бурят скважины в 1,5 раза большего диаметра. Снизу для опоры применяют камни или бетонную смесь. После установки столбы закапывают и плотно утрамбовывают. При правильной обработке деревянные сваи служат до 20 лет.

Железобетонные сваи

Сваи могут доставляться на стройплощадку готовыми, в виде балок, или заливаться в опалубку, смонтированную в пробуренной скважине.

Виды конструкции свай могут быть круглыми или многоугольными, с заостренными нижними концами. Длина достигает 16 м, размер в поперечном сечении — от 20 до 40 см.

Наиболее распространены изделия квадратного сечения, как менее трудоемкие и более технологичные в изготовлении.

Свайный фундамент, виды свай

Фундамент создается из группы свай, связанных сверху балками или плитами (ростверками). Одиночная свая выдерживает значительно меньшую нагрузку по сравнению с весом надземной конструкции. Поэтому опоры формируют в группы.

1. Монолитные сваи

Перед тем как забивать сваю в грунт, сначала в нем пробуривается скважина на 1,5 м глубиной, в которую вставляется столб. Затем подводится кран с молотом или копр и вбивается на требуемую глубину. Свободное пространство калибрующего отверстия заполняется бетоном.

Полые сваи из железобетона состоят из звеньев, соединяемых сваркой или болтами. В их нижней части грунт остается, а в верхнюю заливается бетонный раствор, чтобы обеспечить связь с фундаментом.

2. Буронабивные сваи

В виды свай для фундамента также входят конструкции, изготавливаемые непосредственно на стройплощадке.

Буронабивную опору изготавливают следующим образом.

1. В грунте делается скважина на глубину сваи. Для этого грунт бурят или пробивают. При первом способе стенки грунта можно укреплять обсадными трубами или глинистым раствором. При достижении нижней отметки пространство под основание расширяют специальным устройством, смонтированным на буровой штанге.
2. Внутрь скважины вставляется труба из рубероида и опалубка из четырех прутов арматуры с горизонтальными перевязками.
3. Внутреннее пространство заполняют бетонным раствором с уплотнением вибратором.

Металлические сваи

В качестве свай используют прокатный профиль: двутавровую балку, швеллер или трубу. Иногда производят их предварительную подготовку. Для этого сваривают между собой 2 швеллера, получая таким образом квадратную трубу.

Сваи также могут быть незамкнутого сечения. Их составляют сваркой уголков, рельсов, двутавров.

Металл применяется в случаях, когда невозможно установить железобетонные сваи. Его легче наращивать по мере заглубления в грунт.

Металлические профили обладают высокой прочностью, что упрощает их забивку в грунт. Для небольшого поперечного сечения не страшны твердые включения или разрушенные скальные грунты.

Сваи забивают в грунт молотом или прессом. При глубине до 5 м достаточно применения ручного молота.

Особые виды свай среди изделий из металла — это винтовые. Обеспечивая высокую прочность, они экономичней и технологичней фундаментов из железобетона. Сваи представляют собой пустотелые трубы с наружными лопастями. Их завинчивают в грунт, как шурупы, сохраняя его структуру и дополнительно уплотняя. При этом не допускается вращение в обратном направлении, чтобы не ухудшить характеристики основания.

Преимущества винтовых свай

Винтовые сваи имеют следующие достоинства:

• отсутствие земляных работ;
• возможность домостроительства на сложном рельефе и слабом грунте;
• легкость пристраивания на готовые архитектурно сформированные участки;
• высокая несущая способность;
• отсутствие усадки;
• возможность установки вблизи коммуникаций и в любое время года;
• долговечность.

Фундамент из винтовых свай применяется на слабом грунте, где высокая влажность, промерзание и текучесть. С ним нельзя будет построить подвал, но данный недостаток является характерным для всех типов свайного фундамента.

При выборе винтовых свай следует обратить внимание на следующие факторы.

1. Основой служит новая труба из стали с пескоструйной обработкой и надежным антикоррозионным покрытием. Толщина стенки должна быть не менее 4 мм, а лопастей — более 5 мм.
2. Труба снаружи должна быть гладкой, без выступающих сварных швов, а лопасть — правильной формы.
3. К качеству сварки предъявляются высокие требования, иначе соединения не выдержат при ввинчивании в грунт.

Существуют следующие виды винтовых свай:

• литые, обладающие высокой прочностью соединения лопасти с трубой;
• сварные — с привариванием лопастей на тело сваи;
• комбинированные, собираемые из двух частей, — лопасти с конусом.

Винтовые сваи не монтируют в скалистом и каменистом грунте, хотя имеется специальное оборудование и для такой установки.

Монтаж винтовых свай

1. Подбирается соответствующий типоразмер свай на основе расчета и анализа грунта.
2. Производится разметка, и свая устанавливается в требуемое место.
3. Завинчивание производят специальной техникой, но иногда можно вручную, с помощью рычагов. Работу при этом выполняют 2-3 человека. Глубина не должна быть меньше 1,5 м.
4. Свайное поле обрезается по одному уровню.
5. Внутрь труб может заливаться бетон.
6. Сверху свай привариваются оголовники, а после производится обвязка швеллером или бревнами. Сварочные швы промазываются мастикой от коррозии.

Заключение

Технологии применения свай в строительстве дают возможность решать сложные задачи возведения зданий и сооружений простыми и доступными способами. Многообразные виды свай, в отличие от других фундаментов, позволяют осваивать подземные пространства в любом грунте и на застроенных территориях.

Источник: fb.ru

Свайные фундаменты

Сваями называют длинные стержни, погружённые в грунт в готовом виде или изготовленные в грунте; они предназначаются для передачи давления сооружения на грунт основания.

По характеру передачи давления сооружения на основание различают сваи – стойки и сваи трения (висячие).

Рис.21. Схемы работы свай в грунте: а) свая-стойка; б) висячая свая

В зависимости от характера размещения свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи; ленточные свайные фундаменты с размещением свай в ряд (а); свайные кусты (б); сплошное свайное поле (в).

Рис.22. Схемы фундаментов

Применение.

Одиночные сваи – под лёгкие сооружения (например, лёгкие одноэтажные здания), когда нагрузки от колонны здания или стыка панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания (сваи – колонны).

Ленточные свайные фундаменты – под стены зданий и другие протяжённые конструкции. Различают однорядное и многорядное (в два – три ряда и более) размещение свай.

Свайные кусты – это группы свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями (например, колоннами). Минимальное число свай в одном кусте – три (в исключительном случае два), для одноэтажных промышленных зданий – четыре.

Сплошное свайное поле – под тяжёлые сооружения, когда сваи располагаются по некоторой сетке под всем сооружением или частью его.

Чтобы все сваи фундамента работали одновременно, их объединяют железобетонной плитой или балкой – ростверком, который обеспечивает распределение нагрузки на сваи и равномерность осадки или при несимметричном загружении осадку с креном без изгиба.

Различают три типа свайных ростверков:

1) Низкий с.р. располагают ниже поверхности грунта. Такой ростверк может передавать часть вертикального давления на грунт основания по своей подошве и при практически плотной обратной засыпке может воспринимать давление от горизонтальных сил.

2) Повышенный с.р. не заглубляют в грунт, а располагают непосредственно на его поверхности (он не может передавать через свою подошву вертикальное давление на грунт основания).

3) Высокий с.р. располагают выше поверхности грунта. Высокие с.р. применяют при строительстве мостов и гидротехнических сооружений, под внутренними стенами жилых зданий с техническими подпольями и др.

Конструкции свай, используемых в промышленном и гражданском строительстве

Сваи погружаемые в готовом виде (забивные).

1. Деревянные сваи (применяются редко)

Материал – ель, сосна, лиственница, дуб

На одном конце бревна делают заострение или металлический башмак, а на другой надевают металлический бугель, который защищает древесину от размочаливания во время забивки. Также могут использоваться пакийные или клеевые сваи.

Достоинства:

– лёгкие (без кранов)

– относительно прочные (100 кг/см 2 на сжатие)

– достаточно высокая несущая способность

Недостатки:

– легко загнивает в зонах переменного увлажнения

1. Железобетонные сваи сплошного сечения.

Сваи призматические квадратного сечения

длиной секции с шагом 1м

Достоинства:

Недостатки:

– при больших длинах – большой расход арматуры

квадратного сечения с круглой полостью

(СП) ; ;

применяются в С/х

1. Пирамидальные сваи

Применяются:

– для жилых зданий до 9 этажей

– для фундаментов промышленных зданий при количестве свай в кусте не более 4 х

Применение целесообразно: в рыхлых песках, маловлажных тугопластичных глинистых грунтах, лессовых грунтах I типа по просадочности, если верхняя часть грунтов зона промерзания до 1м.

Невыгодны в пучинистых грунтах.

1. Железобетонные сваи круглые полые.

; по длине сборные

длина звена с шагом 2м

При называются полые круглые сваи, изготавливаются с закрытым концом, погружаются забивкой, вибропогружателями, вдавливанием.

При > 0,8м называются сваи-оболочки, изготавливаются с открытым концом (на конце нож), погружаются вибропогружателем.

Звенья изготавливаются с металлическими – фланцево-болтовыми или сварными (по торцам устанавливают закладные детали).

Используют при необходимости прорезания водонасыщенных грунтов мощность (иногда до )

Крепление стенок скважины:

1) в маловлажных глинистых грунтах – стенки можно не крепить;

2) глинистым раствором – в водонасыщенных глинистых грунтах от твёрдой до мягкопластичной консистенции, в несвязных песчаных грунтах;

3) обсадной трубой – при большой глубине воды; наличие гравийно-галечных прослоек, карстов, текучих глинистых грунтов.

Забивные и набивные сваи

По видам сваи можно разделить на две группы: 1) забивные; 2) набивные

Забивные сваи погружаются в грунт в готовом виде путём забивки, вибропогружения и вдавливания; к ним можно отнести несущие элементы погружаемые завинчиванием.

Набивные сваи изготавливаются непосредственно в грунте на месте устройства фундамента. Для этого предварительно бурится скважина, которая заполняется монолитным бетоном. При необходимости перед бетонированием в скважину устанавливается арматурный каркас.

1) Достоинства:

– индустриальность (сваи изготавливаются на заводе);

– контроль качества изготовления сваи;

– на сваю можно сразу передавать нагрузку;

– сокращается время строительства;

– упрощаются работы в зимний период;

Недостатки:

– невозможность устройства уширения в нижней части сваи;

– невысокая несущая способность сваи;

– трудно погружать в прочные грунты и грунты, содержащие включения;

– опасно устраивать вблизи существующих зданий, т.к. при погружении свай в грунтах возникают колебания;

2) Достоинства

– можно изготавливать больших размеров;

– в нижней части можно устроить уширение;

– большая несущая способность свай;

– можно сооружать в любых грунтах;

– при сооружении свай не возникает вибрации грунта;

Недостатки:

– большое время изготовления;

– нельзя нагрузки на сваи передавать сразу;

– затруднён контроль качества изготовления свай;

– при работе в зимнее время требуется утепление.

Определение несущей способности свай на осевую нагрузку по сопротивлению грунта.

При проектировании фундаментов необходимо знать расчётное сопротивление сваи (Рт). Под расчётным сопротивлением сваи подразумевают такую наибольшую осевую нагрузку, которая обеспечивает нормальную эксплуатацию сооружения и гарантирует устойчивое положение несущего элемента в грунте. Расчётное сопротивление сваи по грунту определяют через её несущую способность (Fd). Несущей способностью считается сила предельного сопротивления грунта основания. Fd определяют следующими методами:

Метод пробных статических нагрузок

Этот метод является наиболее надёжным, но в то же время весьма дорогим и трудоёмким. Испытанию подвергаются сваи, имеющие проектные размеры, погружённые в местах сооружения фундаментов с использованием тех же средств, которые будут применены для погружения остальных свай. Испытываемую сваю чаще всего загружают с помощью гидравлических домкратов.

Рис.23. Схема установки для испытания свай статической нагрузкой: 1 – испыты ваемая свая; 2 – анкерная свая; 3 – гидравлический домкрат; 4 – анкерные балки; 5 — прогибомеры (определяют осадку испыт. сваи); 6 – реперная балка; 7 – реперные сваи.

Нагрузку передают ступенями от ожидаемой несущей способности. Каждую ступень нагрузки выдерживают до некоторого условного затухания осадки согласно ГОСТу. Обычно это 0,1 мм/ч при опирании на глинистый грунт полутвёрдой и тугопластичной консистенции и не более 0,2 мм/ч – на песчаный и глинистый твёрдой консистенции.

По результатам наблюдений строят графики зависимости осадки от нагрузки и зависимости осадки от времени.

Рис.24. График зависимости осадки Рис.25. График зависимости осадки от от нагрузки времени

Нагрузку сваи доводят до значения, при котором резко увеличивается осадка сваи. В момент срыва сваи в грунте будут преодолены сопротивления сдвигу и у боковой поверхности, а также значительно разовьются области предельного равновесия ниже подошвы сваи.

Предельное сопротивление соответствует точке перелома на графике «осадка – нагрузка» и его принимают на одну ступень меньше «max» нагрузки, при которой свая теряет устойчивость и скорость осадки резко возрастает.

Несущая способность сваи по сопротивлению грунта основания

где = 1,0 – коэффициент условий работы; Fu,n – нормативное значение предельного сопротивления свай, определяемое по данным испытаний; – коэффициент надёжности по грунту.

Когда количество испытаний в равных грунтовых условиях несущих элементов , определяют на основе статистической обработки по действующему ГОСТу результатов всех «n» испытаний. При этом

где Fui – частное значение предельного сопротивления сваи, полученное в i-ом испытании.

Расчетное сопротивление сваи по грунту

где — коэффициент условий работы, учитывающий неравномерность загрузки свай в фундаменте; коэффициент надёжности, зависящий от метода.

Испытания свай нужно проводить после определения Fd.

Рис.26. График увеличения несущей способности во времени

t0 – время отдыха сваи (зависит от вида грунта)

Полевые испытания свай производятся:

— в глинах – через 28 дней после забивки

— в суглинках – через 14 – 15 дней

— в супесях – через 7 – 8 дней

— в песках – через 3 – 5 дней

Метод статического зондирования

Сущность зондирования заключается во вдавливании в грунт с постоянной скоростью, не превышающей 0,5 м/мин, специального зонда, позволяющего раздельно регистрировать силы трения по боковой поверхности зонда и силы сопротивления вдавливанию наконечника, имеющего форму конуса. Диаметр стандартного зонда d = 3,6 см, угол заострения конуса – 60° .

сопротивление трения по боковой поверхности зонда;

сопротивление грунта под наконечником зонда;

площадь сечения зонда;

Частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования

(3.4)

где предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке; среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой поверхности сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке; масштабные коэффициенты, установленные опытным путём и принимаемые по табл. СНиП;

Рис.27. Схема испытания статическим зондом

площадь поперечного сечения сваи;

периметр поперечного сечения сваи;

глубина погружения сваи в грунт.

определяются как и в предыдущем методе

Динамический метод

Более простой и дешёвый. Даёт менее точные результаты, что обусловлено разным характером работы грунта, окружающего сваю при динамических нагрузках во время забивки и статических нагрузках от сооружения.

При выводе расчётных формул для этого метода принимают различные допущения, которые не всегда приводят к надёжным результатам. Динамический метод не применим для оценки несущей способности свай с уширенной подошвой.

Рис.28. Схема испытания сваи динамическими нагрузками

Силу предельного сопротивления погружению сваи определяют из расчётной энергии удара молота

где вес ударной части молота; высота падения молота; полезная работа, расходуемая на преодоление сопротивления погружению сваи на значение отказа ; отказ сваи – величина погружения сваи в грунт от одного удара молота;

работа, которая тратится на преодоление вредных сопротивлений (остаточные деформации, нагревание и др.); коэффициент, показывающий, какая часть общей работы затрачивается на преодоление вредных сопротивлений; работа упругих деформаций материала сваи грунта.

Раскрывая значение и пренебрегая Н.М. Герсеванов получил формулу

которая в преобразованном виде помещена в СНиП 2.02.03-85

где коэффициент, зависящий от способа погружения сваи;

коэффициент, характеризующий материал сваи;

площадь поперечного сечения сваи «брутто»;

расчётная энергия удара молота;

масса сваи с наголовником;

коэффициент восстановления удара;

(для ж/б и стальных свай с наголовником с деревянными прокладками).

Формула (3.5) применима при мм. При меньшем отказе нельзя пренебрегать слагаемым . В этом случае определяется по другой формуле СНиПа 2.02.03-85.

Определив из выражения (3.5) величину , получим формулу, применяемую на практике для контроля несущей способности сваи по отказу.

наибольшее продольное усилие в свае.

Несущая способность сваи считается обеспеченной, если фактический отказ будет равен или меньше контрольно .

Различают истинный и ложный отказы. Истинный отказ – отказ после отдыха сваи, ложный – в момент добивки.

Рис.29. Изменение отказов в Рис.30. График зависимости

зависимости от времени отказа от глубины погружения

Минимальную глубину погружения сваи определяют графически по значению контрольного отказа.

Теоретический метод

а) несущая способность висячих свай. Несущую способность определяют как сумму сил сопротивления грунта вдоль боковой поверхности ствола и сопротивления грунта под подошвой сваи. При этом обе составляющие несущей способности условно определяют независимо друг от друга.

Рис.31. Определение несущей способности сваи по грунту теоретическим методом (висячая свая)

где коэффициент условий работы;

и коэффициенты условий работы под нижним концом сваи и по боковой поверхности, зависящие от вида грунта и способа погружения сваи; расчётное сопротивление грунта сжатию под подошвой несущего элемента; площадь опирания несущего элемента на грунт; периметр поперечного сечения ствола несущего элемента; расчётное сопротивление грунта по боковой поверхности несущего элемента; толщина участка грунта (элементарного слоя) вдоль боковой поверхности несущего элемента; м.

б) Несущая способность свай-стоек.

Рис.32. Определение несущей способности по грунту теоретическим методом (свая-стойка)

Определение несущей способности свай по сопротивлению материала ствола

Для оценки несущей способности свай по материалу необходимо знать в различных сечениях ствола продольные силы и изгибающие моменты.

Аналитические прочность железобетонных свай по материалу ствола оценивают, исходя из двух видов расчётных условий. Можно сопоставлять действующее в сечении продольное усилие с максимальным воспринимаемым сечением при данном или сравнить действующий в сечении момент с наибольшим воспринимаемым сечением при данном значении .

Коэффициентом учитывают увеличение начального эксцентриситета а следовательно, и увеличение момента в сечении за счёт дополнительного прогиба от силы .

Значение условной критической силы для обычного железобетона

Проверять типовые сваи и оболочки из обычного и предварительно напряжённого железобетона на прочность и трещиностойкость можно с использованием расчётных графиков, имеющихся в типовых проектах.

Рис.33. График для проверки прочности железобетонных свай

Если точка с координатами и находится в области очерченной кривыми, то прочность материала ствола сваи обеспечена.

Расчёт свай на поперечные нагрузки с учётом деформативности материала ее ствола и грунта

Предпосылки, уравнение изгиба ствола сваи и его решение

перемещение, угол поворота, момент и горизонтальная сила на уровне поверхности грунта.

Рис.35. Схема для расчёта сваи на горизонтальную силу и момент.

Расчёт свай на поперечные нагрузки производится из условия линейно-деформируемой среды, свойства которой определяются коэффициентом постели возрастающим с глубиной.

где коэффициент пропорциональности грунта, который устанавливают натурными испытаниями свай на горизонтальную нагрузку и принимают по табл. СНиП 2.02.03-85; коэффициент условий работы,

Если свая в верхней части проходит несколько слоёв грунта, то используют приведённое значение .

Для трёхслойного основания

где мощность первого, второго и третьего слоёв грунта (сверху вниз) в пределах .

Величина в пределах которой учитывают разнородность грунтов

Для двухслойного основания

Дифференциальное уравнение изогнутой оси сваи

Интенсивность бокового давления грунта

где расчётный диаметр сваи в поперечном направлении;

где коэффициент формы: ;

коэффициент, учитывающий взаимное влияние несущих элементов, расположенных в одном ряду, параллельном плоскости действия нагрузки.

Заменим переменную где

– решение этого уравнения, используя метод начальных параметров, получил И.В. Урбан с помощью ряда Тейлора.

Определение перемещений, моментов, поперечных сил и давлений на грунт в сечениях сваи

Реактивное давление на грунт по боковой поверхности сваи

функции влияния определяются сходящимися рядами.

Функции влияния получают путём последовательного дифференцирования выражения для и т.д.

Начальные параметры и обычно бывают известными. Значения и определяют, исходя из условий на нижнем конце несущего элемента.

Определение перемещений головы сваи от единичных усилий и момента при отсутствии свободной длины сваи

Для дальнейшего расчёта удобно знать перемещения несущего элемента на уровне поверхности грунта от

Условия на нижнем конце сваи:

Случай 1. Висячая свая. Он соответствует свободному нижнему концу сваи в нескальном грунте. Реактивным моментом и горизонтальной силой, действующими по нижнему торцу сваи, пренебрегают. Граничные условия на конце сваи

из уравнений (3) и (4) получим систему уравнений

Решив эту систему, найдём

Аналогично определяем перемещение от при

определяют по табл.

Случай 2. Свая-стойка. Соответствует шарнирному опиранию сваи на скалу без заделки в нее.

Систему составляем из уравнений (1) и (3) и решаем ее.

и определяют на любой глубине из уравнений (3) и (4), а с помощью уравнения (1).

Рис.34. Эпюры в висячей свае от единичной силы для

Определение перемещений головы сваи от единичных усилий и момента при наличии свободной длины сваи

Рис.35. Перемещения от единичных силы и момента, приложенных на уровне его верхнего конца.

Вычисление характеристик поперечной жёсткости сваи

реактивная поперечная сила, возникающая в голове сваи при ее единичном горизонтальном смещении без поворота

реактивный изгибающий момент, возникающий в голове сваи при ее единичном горизонтальном смещении без поворота.

реактивный изгибающий момент, возникающий в голове сваи при ее единичном повороте без горизонтального смещения.

Расчёт фундаментов с вертикальными сваями в общем случае действия нагрузок при шарнирном соединении свай с ростверком.

Расчёт заключается в определении продольных, поперечных усилий и моментов в сваях, а также перемещений ростверка.

Предпосылки, определение длины сжатия сваи

1) грунт является упругим телом, свойства которого характеризуются коэффициентом постели;

2) Ростверк считается абсолютно жёстким телом по сравнению со сваями;

3) головы несущих элементов – жёстко или шарнирно заделаны в ростверк;

(для периодического профиля)

(для гладко катанной)

4) расчёт ведётся с использованием плоских схем, представляющих собой проекции всех свай фундамента на вертикальные плоскости симметрии;

5) несущие элементы являются упругими стойками, деформации которых малы по сравнению с их размерами;

6) каждая стойка на нижнем конце имеет закрепление, расположенное на расстоянии от подошвы ростверка, препятствующее продольным смещениям конца стойки.

Под длиной сжатия подразумевают такую длину заменяющей сваю стойки, центрально-сжатой постоянным по длине усилиям, деформация укорочения которой равна осадке головы сваи, вызванной деформациями ее ствола и грунта, расположенного вокруг сваи и под ее подошвой.

В расчётах принимаем определяем из условия

Для свай без уширения с м.

при м. (из опытных данных) для сжатого стержня

для фундаментов с низким ростверком

для фундаментов с высоким ростверком

Составление и решение системы канонических уравнений

Введем обозначения перемещений и усилий:

вертикальное перемещение ростверка;

горизонтальное перемещение ростверка;

угол поворота ростверка в плоскости;

Рис.36. Схема к расчёту фундамента с вертикальными сваями

Определим реакции во введённых связях, а также возникающие в них усилия и моменты от единичных перемещений ростверка (метод перемещений).

характеристика продольной жёсткости

сумма статических моментов площадей свай относительно начала координат.

Если начало координат поместить в центре тяжести плана сваи, то

; ; ;

при шарнирном соединении сваи с ростверком .

и характеристики поперечной жёсткости.

3) Задаёмся

при инженерном соединении сваи с ростверком .

при шарнирном соединении

при жёсткой заделке.

Подставляем значения в канонические уравнения

а) при шарнирном соединении

Усилия в голове i-ой сваи

б) при жёсткой заделке

Совместная работа группы свай в грунте

Работа одиночной сваи и группы свай

Этот расчёт производится только для висячих свай

Рис.37. Распределение нормальных напряжений в грунте: а) вокруг одиночной сваи; б) суммирование напряжений в грунте от группы свай; напряжение от одиночной сваи; напряжение от группы свай.

Отличие работы одиночной сваи и группы свай состоит в различие величины осадки при равном давлении P на одиночную сваю и каждую из свай группы.

При ( шаг, при котором сказывается взаимное влияние) сваи будут работать каждая отдельно. ( от грунтовых условий, от способа устройства свай). .

Взаимное влияние работы свай учитывают при определении осадок фундаментов и напряжений на уровне подошв свай.

Расчёт осадки фундамента

При расчёте осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне концов свай.

Рис.38. Схема к расчёту осадки методом послойного суммирования

где средний угол внутреннего трения грунтов, расположенных в пределах глубины h.

где напряжение от собственного веса грунта на уровне нижних концов свай;

для фундаментов с низким ростверком.

Проверка напряжений на уровне нижних концов свай

Рис.39. Схема к определению напряжений под подошвой условного фундамента

коэффициент надёжности по нагрузке

Проектирование свайных фундаментов

Расчёт ленточных свайных центрально-нагруженных фундаментов

Ленточные фундаменты рассчитываются на погонную нагрузку.

Рис.43. Схема ленточного свайного фундамента.

Количество свай на 1 погонный метр

но обычно количество свай в фундаменте определяют через шаг свай

если условие не выполняется, то применяют двух или многорядное размещение свай.

а) шахматное размещение свай (неравномерное)

б) равномерное размещение свай

Расчёт свайных фундаментов под колонны зданий

1) центрально-нагруженные фундаменты

Число свай в фундаменте и схему их размещения устанавливают расчётами по I группе предельных состояний.

Рис.40. Схема прямоугольного центрально-нагруженного свайного фундамента

Количество свай в фундаменте , т.к. вес фундамента определить на данном этапе невозможно, его учитывают условно

, где глубина заложения ростверка;

коэффициент надёжности по нагрузке.

После определения «n» производится округление числа свай в большую сторону и размещение их по подошве ростверка, уточняются размеры ростверка и производится проверка усилий в сваях.

2) фундаменты в общем случае действия нагрузок при равномерном размещении свай.

Рис.41. Схема прямоугольного внецентренно-нагруженного свайного фундамента

если то необходимо, чтобы выполнялось условие

Для шарнирного соединения свай с ростверком обобщённый момент инерции (момент инерции свайного поля);

момент приведённый к центру подошвы;

при равномерном размещении свай;

число свай в расчётном направлении.

Количество свай в фундаменте

при шарнирной заделке головы сваи в плиту ростверка .

вес плиты ростверка

Последовательность проектирования:

1) определить число свай из условия центрально-нагруженного фундамента;

2) округлить «n» до целого числа в большую сторону;

3) произвести размещение свай в плане;

4) определить число рядов в расчётном направлении;

6) определить «n» с учётом действия всех нагрузок;

7) разместить вновь полученное «n» в плане;

8) произвести проверку усилий в сваях;

9) при выполнении условий (*) задачу можно считать законченной.

Условия прочности , устойчивости и деформативности, которым должен удовлетворять запроектированный фундамент

Условие прочности

см. 3.5. Определение несущей способности свай по сопротивлению материала ствола.

Условие устойчивости

Оценка устойчивости грунта у боковой поверхности сваи сводится к выполнению условия

где давление на грунт боковой поверхностью сваи на глубине от подошвы ростверка для низких ростверков и от поверхности грунта – для высоких; коэффициент, равный единице, кроме случая расчёта фундаментов распорных сооружений, для которых ; коэффициент, учитывающий долю постоянной нагрузки в суммарной нагрузке; интенсивность разности пассивного и активного давления грунта.

Условие деформативности

Как правило, в задании на проектирование здания или сооружения ограничивают горизонтальное смещение «u» головы сваи и угол « » ее поворота

где и допускаемые значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи и угла ее поворота.

Также проводят сопоставление найденной осадки фундамента «S» и разности осадок соседних фундаментов с их предельно допустимыми значениями.

Источник: studopedia.ru

Фундамент на железобетонных сваях

Расчет свайно-забивного фундамента производится по совокупной нагрузке и несущей способности сваи.

Определение нагрузки производится суммированием веса дома, кровельной системы, снега и ветровых нагрузок, имущества и прочих факторов, увеличивающих давление на опоры.

Несущая способность сваи — это сумма сопротивления грунта в нижней части ствола и по боковым стенкам.

Общий вес дома делится на несущую способность одной опоры — получается количество свай, необходимых для образования свайного поля для данной постройки.

Расчет фундамента — сложная инженерная задача, которую должны выполнять опытные подготовленные люди. Самостоятельный расчет может стать причиной деформации или разрушения дома, поэтому рисковать не следует. Как минимум, можно использовать онлайн-калькулятор, но и для него потребуются данные геологоразведки участка.

Преимущества и недостатки

Перед тем, как установить конструкцию, следует ознакомиться с положительными и отрицательными сторонами вопроса и изучить важные эксплуатационные характеристики.

К плюсам фундамента из железобетонных свай следует относить

• Положительный результат строительства на проблемных участках (за исключением скалистого грунта)
• Быстрота. Сооружение может быть установлено в течение суток, в то время как традиционный метод возведения фундамента требует не менее 7 дней. После этого можно тотчас же производить строительство несущих конструкций (монолитное основание позволяет продолжать работы только спустя 3-4 недели).
• Сведение до минимума материалов для строительства и земляных работ.

• Всесезонность. Формирование фундамента на забивных железобетонных сваях реально осуществлять в любое время года независимо от климата и погоды.
• Длительность использования. Жб сваи под фундамент весьма износоустойчивы и способны противостоять любым погодным катаклизмам. Термин их пригодности может составлять около полторы сотни лет.
• Прочность. Железобетонным сваям для фундамента, в конструкции которых использованы металлические стержни, свойственна способность переносить разнонаправленные нагрузки, что является необходимым качеством на неустойчивых участках.

Фундамент на забивных железобетонных сваях имеет всего лишь несколько минусов.

1. Возможность оседания или искривления фундамента. Всегда существует возможность недостоверной характеристики глубинной почвы, поскольку не представляется возможным рассмотреть многометровый слой.
2. Обязательное использование дорогостоящей специализированной техники для установки свай.
3. Отсутствие подвального и цокольного помещения – реальные неудобства, с которыми придется столкнуться людям, принявшим решение о возведении фундамента на железобетонных сваях.

Классификация опор такого вида может осуществляться на основании нескольких критериев. В целом все железобетонные сваи делятся на 2 типа – каркасы, заливаемые бетоном непосредственно на стройплощадке и аналоги, изготавливаемые в заводских условиях.

От типа свай в некотором роде зависит их устройство – технология монтажа. Так, сваи, которые заливаются непосредственно после установки в грунт, могут монтироваться путем вбивания гидравлическим молотов, методом вибрационного заглубления или по технологии вдавливания под воздействием статического (постоянного) давления.

В зависимости от особенностей конструкции железобетонные сваи делятся на несколько видов.

Монолитные

Представляют собой цельную опору с прямоугольным или квадратным сечением, хотя возможны сваи с круглым, трапециевидным или тавровым сечением, размер которых 20-40 мм. Нижний торец имеет грушевидную форму, может быть острым или тупым. Такие опоры не пустотные, поэтому для их погружения в земле не нужно делать отверстий. Используется технология забивки молотом или вибровдавливания в почву. Широко применяются в гражданском строительстве, востребованы также при возведении частного дома (деревянного, блочного, каркасного).

Пустотелые (оболочковые)

Имеет вид оболочки, для погружения в грунт которой предварительно готовится скважина. Опора может быть круглой или квадратной, но последняя все равно имеет круглое сечение. Пустотелые опоры, в свою очередь, делятся на цельные и составные (состоят из нескольких элементов, которые собираются непосредственно перед погружением).

Набивные

Но также монтируется путем погружения в предварительно подготовленную выемку.

В зависимости от типа армирования железобетонные сваи бывают следующих типов:

• опоры с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием;
• опоры с предварительно напряженной продольной арматурой с поперечным армированием или без такового.

Если говорить о форме сечения свай, то они бывают круглыми (полыми или цельными), квадратными, квадратными с круглой полостью, прямоугольными. Опоры с квадратным сечение недопустимо располагать в вечномерзлом грунте. Даже при небольшом оттаивании произойдет крен сваи и перекос здания. В регионах с повышенной сейсмической активностью следует использовать конструкции с круглым сечением.

Выделяют цельные и сборные конструкции. Вторые состоят из нескольких сегментов, благодаря чему становится возможным наращивание высоты изделия. Фиксация сегментов осуществляется путем сварки или посредством болтового соединения.

Как сделать сваи для фундамента

Заливные сваи

Фундаментное основание из железобетонных свай нетрудно сделать самим

Важно только выдерживать основные расчеты:

• размеры стволов;
• промежутки между стволами;
• параметры арматуры;
• марку бетона;
• частота укладки.

Бетонная смесь

Приготовление бетонной смеси

Свайный фундамент часто устанавливают в агрессивной среде. По этой причине бетон для них нужен прочный, устойчивый к «химии». Это свойство бетона влияет на долговечность сваи.

О марке бетона нужно посоветоваться со специалистами, которые после изучения грунта порекомендуют соответствующие добавки для повышения устойчивости.

Возможный состав бетона:

• цемента марки 7001 ч.;
• песка 1,5ч.;
• щебня 2,5 ч.;
• воды 0,5ч.

Подготовка места под фундамент

Перед началом установки свай готовится площадка:

• удаляют корни деревьев, верхний слой грунта;
• размечают расположение фундамента с помощью шнуров;
• определяют уровни стволов над поверхностью;
• размечают оси свай.

Бетонирование и армирование свай

После подготовки отверстий под сваи, из рубероидного материала сворачивают «трубы», которые должны соответствовать скважинам в охвате, а длина на 20-30 см более их глубины.

Вверху «трубу» нужно делать крепче, из 2-3 слоев рубероида, и стягивать прочной проволокой. Этот конец будет верхней опалубкой. Затем «трубу» аккуратно водят в скважину.

Если на дне есть немного воды, это нестрашно. Но когда вода заполняет четверть скважины, ее нужно откачать.

Опалубка

Опалубка сваи

Схватывание бетона происходит в первые сутки с момента приготовления смеси

И чтобы прочность была максимальной, крайне важно, сохранение в бетонной массе «цементного молочка». Оно не должно стечь в землю, ибо тогда не достичь заданной прочности бетона

В случае промерзания грунтовой поверхности, пучащие силы будут воздействовать на шероховатую поверхность сваи сильнее, если она образовывалась без «трубы».

Когда скважины подготовлены, нужен будет каркас из арматуры. Для этой цели можно взять на каждый свайный ствол по 3 прута арматуры шестимиллиметрового диаметра. Их скрепляют поперечными перекладинами интервалом в 50-60 см.

Вертикальные прутья выводятся выше свай ниже высоты ростверка на 2-3 см.

Устройство ростверка

Устройство свайного буронабивного основания с заглубленным ростверком

Для устройства ростверка для легкого дома рекомендуют соблюдать такие параметры:

• высота – от 30 см;
• ширина равная ширине цоколя, а если его нет, ширина равна толщине стен 1-го этажа, но не менее 40 см.

Рассечение ростверка трубами недопустимо. Отклонение сваи от вертикали определяют отвесом. Оно не должно быть больше 5 см.

Во время сборки ростверка нужно внимательно закрепить элементы на оголовках свай. Если балку ростверка заменяют на несущие железобетонные перемычки, их закрепляют друг с другом сваркой с арматурными стержнями.

После сборки ростверка все швы и стыки наполняют цементным раствором или бетоном.

Применение ростверка

Ростверк – это элемент структуры фундамента, который соединяет сваи в цельную конструкцию и представляет собой опору для несущих составляющих. По некоторым отзывам, можно обойтись и без него. Однако, основание на забивных жб опорах с ростверком надежнее и устойчивее, чем в ситуации с его отсутствием.

По способу изготовления различают железобетонные и металлические.

Для получение первых заливают раствор в предварительно подготовленную опалубку с вмонтированным и зафиксированным арматурным каркасом.

Чтобы изготовить металлический ростверк, применяют металлопрокатные изделия, такие как двутавр, рельс, швеллер. Их кладут на забитые по уровню опоры и приваривают к железным стержням, которые видны за пределами опор. Составляющие скрепляются сваркой или болтами.

Существует три типа ростверка:

• висячий. Располагается на значительной дистанции от почвы, присутствует неизолированная пустотелость под полом. Используется при сооружении временных построек: бань, мансард, небольших дачных строений. В этом случае допускается использование мини жб свай.
• мелкозаглубленный. Опускается на незначительную глубину в грунт. Не могут выступать в роли опоры, применяются как средство предохранения пространства под полом, здания от неблагоприятных климатических условий, изменений движения воздушных масс;
• заглубленный. Для его создания роют траншею схожую с ленточным основанием. Представляет собой экстраопору для здания, упрочняет фундамент на сваях, идеально соответствует строительству основательного круглогодичного помещения.

Виды свай

При строительстве помещений с небольшим количеством этажей, каркасных домов возможно применение таких разновидностей опор.

1. Железобетонные. Самые широко применяемые. Являются доступными в любом ландшафте, большое количество фирм специализируется как выпуске, так и на монтаже свай. Эксплуатационный период составляет от 50 до 150 лет. Возможны различия по определенным критериям:
2. опоры с напрягаемыми и ненапрягаемыми металлическими стержнями;
3. видам сечения: круглое, квадратное, тавровое и полое;
4. форме: призматической и цилиндрической;
5. структуре: цельные и подлежащие сборке;
6. основанию: расширенные, окованные или полые.
7. Деревянные. Пользуются большой популярностью при возведении срубов из дерева и каркасных сооружений на деревянной основе. Степень надежности их ниже, чем у предыдущих, поэтому они могут быть созданы только из определенных сортов древесины. Рекомендовано использование на пучинистых грунтах. Вышеуказаный вид опор, как правило, производят из кедра, дуба, лиственницы, прочих твердых пород. Используют опоры из дерева диаметром 20-40 см, длиной от трех до 8 метров. При применении на твердых землях необходимо использование башмака – стального колпака с обвязкой, который прикрепляют к нижней части заточенного конца сваи. Погодные условия, климатические изменения, особенности почвы оказывают огромное воздействие на эксплуатационные характеристики деревянных опор. При соблюдении всех правил срок службы составляет минимум 50 лет.
8. Стальные. Существует широкий спектр материалов для производства такого вида свай: рельсы, швеллера, трубы и пр. Используются нечасто, как правило, для построек временного характера, или хозяйственных сооружений. Приблизительный период эксплуатации — 40 – 60 лет.

Ограничения в применении свайного основания

Процесс сбора данных менстности

У такого типа фундаментов есть и недостатки, вернее ограничения, которые препятствуют их применению.

Железобетонные основания не стоит применять в горизонтально неустойчивых грунтах, потому как здание не будет устойчивым к опрокидыванию.

При возведении такого фундамента возникают проблемы с цоколем.

Приходится заполнять пространство между сваями, как в столбчатом основании.

Это требует дополнительных затрат средств.

На видео продемонстрирована забивка жб свай ИЖ-3-38-С1 (С2) С-08 безопалубочного формования

Особенности

Железобетонные сваи (ЖБ) представляют собой арматурный каркас, который заливается бетонным раствором. Длина готового изделия может составлять от 3 до 12 м.

Железобетонные сваи применяются при организации фундамента по технологии забивания. Их использование позволяет укрепить основание и выйти на прочные слои почвы.

Визуально они представляют собой основания с круглым (полым или заполненным), квадратным сечением. Различаются диаметром и высотой, от чего зависит несущая способность и сфера применения. Кроме того, показатели прочности зависят от используемой марки бетона. Чем она выше, тем надежнее элементы.

Для создания железобетонных свай используется цемент, марочная прочность которого не менее М100. От эксплуатационных характеристик бетона зависит не только прочность сваи на сжатие, но и морозостойкость, влагопрочность. Последние параметры для бетона марки М100 составляют F 50 (то есть конструкция выдерживает до 50 циклов заморозки/разморозки) и W2 (давление водяного столба) – 2 МПа. Вес опоры обусловлен ее габаритами, а также зависит от плотности используемого сорта бетона.

Обычно используются более плотные марки бетона М-250, М-300, М-400. Морозостойкость таких изделий достигает 150 циклов, а коэффициент водонепроницаемости – не менее 6.

Благодаря повышенной устойчивости к возможности погружения свай на большую глубину их использование становится возможным на подвижных грунтах (в том числе в зоне повышенной сейсмической активности), на глинистых, пучинистых и слабых грунтах, в водонасыщенных и заболоченных почвах.

ЖБ сваи могут применяться не только в качестве основания фундамента, но и использоваться для предотвращения осыпания котлована, укрепления грунта и уже имеющегося свайного фундамента. Для этого ЖБ опоры погружаются на небольшом расстоянии от имеющихся конструкций, выполняя функцию второй сваи. Кроме того, при дополнительном упрочнении фундамента рассматриваемый тип опор может выноситься за пределы имеющегося основания и связываться с ним посредством балок.

Разновидности фундаментов, возводимых на ЖБ стержнях

Фундамент на ЖБ сваях

Вид выбранного основания зависит не только от качества и особенностей грунта, на котором будет построено здание. Вид основания выбираю в зависимости от тяжести постройки и от ее конфигурации:

1. Фундамент может опираться на одиночные стержни. Это возможно при строительстве зданий с колоннами.
2. Ленточное основание требует установки свай по всему периметру котлована.
3. Кустовой – углубление в грунт в одном месте нескольких стержней. Такая конструкция рассчитана на строительство зданий требующих усиления опоры под отдельными элементами.
4. «Поле» — это основание, создание которого необходимо при строительстве объектов с повышенной нагрузкой. В таком варианте железобетонные сваи расположены и по периметру, и по всей площади котлована.

Подобные конструкции могут быть заглубленными, расположенными на поверхности грунта или возвышающимися на ней.

Долговечность стержней напрямую зависит от качества бетона, используемого для их создания. Поэтому идеальным вариантом является промышленный бетон, приготовление которого осуществляется с учетом важнейших показателей таких, как прочность на сжатие, предельное давление воды, морозоустойчивость.

Технические характеристики свай из железобетона

Ж/б сваи различных размеров

Большинство параметров свайных стволов определяется маркой бетона, который используется при их изготовлении.

Например, марка бетона, характеризует прочность ствола. Цифры марки бетона показывают предельную прочность на сжатие.

В производстве жб свай используется бетон В7.5 и более высокого класса. Наименьшую прочность на сжатие определяют по этому сорту бетона.

Показатели морозоустойчивости и влагопрочности свай определяют по такому же способу. Они стоят в маркировочной табличке после букв «F» и «W». К примеру, у марки бетона В7,5 эти параметры равняются более чем 50 циклическим замораживаниям/оттаиванием (F50) и пределу давления в 2МПа воды (W2).

Массу железобетонных стволов определяет в первую очередь их объемы. И чем больше они, тем больше весовые показатели.

К положительным качествам железобетонных свай любого типа можно отнести:

• длительность службы (Если возведение фундамента произведено было без нарушения технологии, сваи прослужат больше 100 лет без ремонта);
• высокая прочность (Железобетонные сваи выдерживают массу даже многоэтажных панельных зданий);
• устойчивость(Ствол вбивается на глубину, что позволяет ей опереться на грунт большой несущей способности);
• возможность использования опор для строительства на сложном рельефе (Свайную часть фундаментной основы, можно сконструировать из опор разной длины.)

Свайное поле для фундамента под строительство двухэтажного кирпичного дома

Фундамент на сваях жб делают в той местности, где грунт является проблемным, а здание построить нужно. В местности с таким грунтом только железобетонные сваи обеспечат устойчивость постройки, передав нагрузку на устойчивые пласты.

Железобетонный свайный фундамент для блочного здания имеет много преимуществ перед другими типами оснований.

Если сравнить возведение столбчатого фундамента с другими, то устройство такого основания под дом из блоков куда технологичней.

Фундамент свайный полагает бурение скважин заданной величины, установки в них арматурных прутьев, заливки их бетоном.

Большим преимуществом такого способа является возможность выполнения скважин ручным буром.

Советы

Сваи выпускаются крупными заводами или производственными цехами при строительных фирмах. Как правило, продукция первых имеет более низку стоимость, но заводы предпочитают сотрудничать с оптовыми покупателями.

Если нужно ограниченное количество опор, лучше обратиться в цех при авторитетной строительной фирме. Как правило, здесь можно заказать сваи хоть поштучно, однако их стоимость будет более высокой. Это обусловлено тем, что небольшие компании не могут наращивать мощь, поэтому увеличивают собственные доходы за счет повышения прайса.

Выбирать сваи лучше отечественного производства, поскольку они изготавливаются с соблюдением требований ГОСТа.

Обычно цена сваи зависит от ее длины и размеров сечения, а также марочной прочности используемого бетона. Наименьшей стоимостью обладают трехметровые конструкции с квадратным сечением, сторона которого – 30 см.

Как правило, чем больше партия покупаемых ЖБИ, тем ниже стоимость одной единицы товара. При оформлении самовывоза также в большинстве случаев предусматривается скидка.

Подробнее о железобетонных сваях вы узнаете из следующего видео.

Виды установки

Метод определяют, ориентируясь на показатели геологических исследований и особенностей конструкции планируемого сооружения. С целью адекватного разделения тяжести, ж/б опоры на фундамент опускаются до уровня расположения твердого стабильного слоя. Допускается следующие разновидности установки:

Забивной. Наиболее часто используемый метод. Опоры устанавливаются с использованием устройства с гидро- или пневмомолотом.

• Методом вдавливания(применяется постоянное давление).
• Вибрационным заглублением. Вместо извлеченного слоя земли располагаются пустотелые опоры-оболочки, вливается бетон.

Железобетонные сваи для строительства заливают с использованием следующих методик:

• Буронабивной. В предварительно просверленное отверстие устанавливается опалубка, помещаются металлические пруты, бетон.
• Буроинъекционной. Заключается в подаче бетона под напором в пробуренное отверстие с последующим монтажом металлических стержней.
• Грунтоцементной.В пробуренное отверстие заливается микс цемента и почвы. Вместимость цемента и надежность такой опоры в 2 раза ниже, чем у цементнобетонной.

На каких грунтах применяются забивные сваи?

Перед началом строительства загородного дома для гарантии надежности фундамента и всей конструкции необходимо производить геологические изыскания грунтов в пятне застройки. Геология на участке строительства позволяет понять состав грунта, его пластичность и стабильность, уровень грунтовых вод, несущие характеристики пластов и т.д. Нельзя принять тип фундамента и разработать проект без геоподосновы, основываясь лишь на проекте дома. Без исследований грунта нельзя понять как будет работать тот или иной тип фундамента и какова будет его надежность

Большинство людей не понимают важность этой процедуры и относятся к геологии, как к дополнительной ненужной процедуре, ссылаясь на фундаменты соседей, которые стоят не один год или на геологию соседних участков. Мы неоднократно встречали случаи, когда геологические заключения на соседних участках существенно разнились

Был в нашей практике случай в коттеджном поселке «Мартемьяново» в Московской области, когда на соседних участках в одном случае по заключению геологии проходили 3-х метровые сваи, а в другом только 5-ти метровые.

Забивные сваи хорошо работают практически на всех типах грунта: песчаные грунты, глиняные, суглинки, супеси и т.д. Исключение составляют только торфяные типы грунтов. Эти случаи рассматриваются индивидуально. Бывает, встречаются торфяные линзы, их свая может пройти и упереться в стабильные несущие слои грунта.

Исходя из заключения по грунтам и проекту дома проектировщик-конструктор производит расчет нагрузок и определяет параметры свай (сечение, длину) и шаг между ними. Разрабатывается проект свайного поля, согласно которому в последствии производится забивка. Немаловажным фактором являются индивидуальные особенности участка – рельеф участка в пятне застройки. Перед началом проектирования фундамента в обязательном порядке нужно выполнить осмотр участка, определить перепады высот в пятне застройки. На больших перепадах зачастую применяются разные длины свай, допустим, в высокой части рельефа идут 3-х метровые сваи, а в низкой части 4-х метровые.

Так что же такое забивная свая?

Стандартная забивная свая – это железобетонное изделие, имеющее конструктив в виде армокаркаса из несущей арматуры сечением 10мм с обвязочной арматурой сечением 5мм и заливкой бетоном классом прочности B22,5 (маркой М300). Каждый тип сваи имеет маркировку. Допустим, маркировка С30.15-3 – 3-х метровая свая сечением 150 мм

На первый взгляд может показаться, что нет ничего проще, как изготовить армокаркас, уложить его в форму и залить бетоном, немного подождать – и забивная свая готова. Да, сегодня все чаще и чаще появляются мини производства, которые изготавливают различные ж/б изделия, в том числе и сваи.

Но забивная свая – это особый вид жб конструкций, технология ее изготовления включает в обязательном порядке цикл пропаривания после заливки бетона. Пропаривание сваи происходит в специальных камерах. Без цикла пропаривания с очень большой вероятностью при наборе прочности бетона не будут достигнуты требуемые по ГОСТам нормативы. Соответственно такие изделия могут быть негодными для применения в строительстве. Позволить себе камеры пропаривания может далеко не каждое производство, ведь речь идет не только о самих камерах, но и об увеличении количества циклов производства и сложности самого процесса пропаривания.

Много раз нам приходилось встречаться со сваями плохого качества. Железобетонная свая, как и любое ЖБИ, подлежит государственной сертификации. Поэтому перед покупкой свай обязательно удостоверьтесь, имеет ли производитель сертификат качества на сваи и обязательно требуйте паспорт качества партии свай при их покупке.

Свая, изготовленная с соблюдением всех технологических процессов, имеет высокий срок эксплуатации – более 100 лет.

Виды фундаментов для возведения дома

Проект и строительство дома, как правило, начинают с его фундамента. Как известно, цена возведения фундамента часто составляет половину стоимости самого дома.

Фундамент – часть конструкции, передающая нагрузку от его надземной части на основание. Закладывается фундамент ниже точки промерзания грунта. Это необходимо для того, чтобы при выпучивании грунта не происходило деформации конструкции в зимнее время.

Пример готового свайного фундамента

Фундаменты условно можно разделить на шесть групп:

• плитный;
• ленточный;
• свайный;
• свайно-ростверковый;
• столбчатый;
• континуальный.

При выборе того или иного вида фундамента необходимо учитывать особенности грунта и способность его к пучению. К пучинистым грунтам относятся глинистые почвы: глины, суглинки, супеси, ведь такие почвы хорошо удерживают влагу. При замерзании, из-за образования льда, происходит поднятие почвы, ее начинает пучить.

В пучинистых почвах, при значительной глубине промерзания особенно эффективна установка столбчатых фундаментов. В горизонтально подвижных грунтах использование столбчатых фундаментов может привести к выталкиванию его из грунта, поднятию и опрокидыванию всей конструкции.

Проект дома с мансардой на свайном фундаменте

В случае если местность, на которой устанавливается постройка, имеет неровную поверхность, во избежание ее бокового сдвига, обязательным условием является устройство жесткой железобетонной подушки между опорами.

Самым распространенным и надежным является ленточный фундамент. При строительстве частного дома стоит прислушаться к отзывам специалистов, ведь ленточный фундамент не всегда может быть применим.

Свайный фундамент позволит создать крепкую конструкцию, независимую от движения поверхностных вод.

Какой именно вид фундамента применим для данной местности, расчет его глубины, а также подбор необходимых строительных материалов помогут сделать опытные специалисты.

Источник: sdelai-lestnicu.ru