Ленточный фундамент – обычный, или на сваях?
Обычный ленточный фундамент принято относить к фундаментам мелкого заложения, свайный – глубокого. Применение ленточного фундамента на сваях в частном строительстве целесообразно в тех случаях, когда фундамент мелкого заложения не эффективен или его выполнение осложнено:
- Грунты от уровня глубины промерзания и ниже имеют очень низкую несущую способность. Чаще всего такая ситуация характерна для грунтов биогенного характера (торфяники, илы), связных грунтов (супеси, суглинки) текуче-пластичной консистенции, насыпных грунтов и т.д.
- Грунты не устойчивы, строительство ведётся в зоне оползней, селей, оврагов, склонов.
- Устройство фундаментов сильно затруднено существующими подземными коммуникациями, рядом распложенными ветхими строениями с недостаточно заглублёнными фундаментами и т.д.
- На участке строительства сложные гидрогеологические условия (высокий уровень грунтовых вод, ежегодное образование сильных верховодок и т.п.).
При свайном варианте фундамента сваи объединяются лентой или плитой, в противном случае физически не на что будет ставить подземную (цокольную) часть стен.
Виды свай
В частном строительстве наибольшее распространение получили следующие виды свай:
- забивные железобетонные сечением 300х300мм;
- буронабивные (буроинъекционные) диаметром 200-400мм;
- винтовые.
Железобетонные забивные сваи внешне очень похожи на обычные колонны с заострённым концом.
Погружение таких свай в грунт выполняется забивкой дизель-молотом либо задавливанием (гидравлическим, вибропогружением). Первый способ едва ли применим в условиях плотной существующей застройки из-за ударных нагрузок на грунт. Второй в идентичной ситуации тоже может оказаться невозможным из-за габаритов сваезадавливающих агрегатов. Если строительство выполняется на свободной территории чаще всего применяют дизель-молоты.
В условиях городской плотности строительства заслуженное признание получили буронабивные и буроинъекционные сваи. Их выполняют путем пробуривания скважин на требуемую глубину. Далее для устройства буронабивных свай в скважину опускают арматурный каркас и заливают бетоном. Буроинъекционные скважины отличаются методом производства работ – бурение выполняется шнеком (буром) со сквозной полостью по центру. После того, как остриё шнека достигло требуемой глубины в толще грунта, его начинают извлекать, одновременно подавая под давлением пластичную бетонную смесь сквозь полость. После извлечения шнека в скважину, уже заполненную бетоном, вдавливают арматурный каркас. Данный вид свай применяют в грунтах текуче-пластичной консистенции во избежание необходимости в дорогостоящих обсадных трубах.
В виду высокой стоимости буронабивных и буроинъекционных свай в частном строительстве их применяют в тех случаях, когда устройство других типов свай не целесообразно или невозможно.
- Современная механизированная штукатурка в Москве позволяет существенно ускорить процесс отделки стен и потолков в строительных проектах.
- С помощью современных механизированных систем штукатурки возможно достичь высокой точности и качества отделки, сократив при этом затраты на ручной труд и материалы.
- Механизированная штукатурка в Москве используется как в жилищном строительстве, так и в коммерческих проектах, позволяя создать эффективное решение для любого проекта отделки.
Самым дешёвым видом свайного фундамента (с учётом стоимости выполнения работ) являются винтовые сваи. Их применение чаще всего оправдано для небольших объектов, располагаемых на грунтах мягкопластичной консистенции.
В какой программе рассчитать сваи и ленточный ростверк?
Наиболее простым, удобным и понятным программным комплексом, позволяющим выполнить все требуемые расчёты, является « SCAD Office ». Он позволяет вычислить несущую способность сваи, её осадку, определить армирование ростверка.
Ответственность за использование указанной программы и результатов расчётов не может быть возложена на администрацию данного сайта, а также автора этой статьи.
Шаг и несущая способность свай
Шаг свай зависит от их несущей способности и нагрузок на ростверк. Расчёт без результатов инженерно-геологических изысканий невозможен, в этом случае не останется другого выбора, кроме как принять шаг и несущую способность сваи по аналогии с уже построенными близко расположенными объектами.
Определение несущей способности свай по грунту (какую нагрузку сможет выдержать свая без недопустимого смещения в толще грунта) описано в своде правил (современный аналог старого СНиПа) СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Но проще применить модуль «Запрос» программного комплекса SCAD Office. Для этого открываем папку SCAD Office, запускаем приложение «Запрос», в появившемся окне выбираем «Несущая способность сваи».
Расчёт начинается с задания основных характеристик.
Выбираем тип сваи, её размеры, задаемся глубиной погружения (внимательно изучите отчёт геологов – обычно в нём есть рекомендации в какой слой грунта следует погрузить сваю), вносим данные по грунтам, нажимаем кнопку «Вычислить».
Глубина котлована принимается равной глубине промерзания. Глубину погружения сваи Н лучше всего принять по рекомендациям отчёта об инженерно-геологических изысканиях. Погружение острия сваи в несущий слой обычно выполняется на величину 2м.
Вносим в программу характеристики грунтов. В отчёте об инженерно-геологических изысканиях будет таблица нормативных и расчётных показателей физико-механических свойств грунтов. Для расчёта несущей способности сваи используем расчётные значения.
В результате расчёта получаем несущую способность сваи в тоннах.
Из полученной цифры необходимо отнять собственный вес сваи. Для его определения перемножаем габариты сваи на объёмный вес железобетона, равный 2500 кг/м3. Расчёты ведём в одинаковых единицах. Нельзя из мегапаскалей (МПа) отнимать тонны на метр квадратный и так далее.
Для определения шага свай необходимо вычислить нагрузку на ростверк. Для этого нужно знать общий вес здания и полезную нагрузку.
Собственный вес стен, перекрытий и т.д. вычисляется обыкновенным перемножением толщины на высоту, длину и объёмный вес. Значения последнего для каждого из материалов (кирпич, бетон и т.д.) легко найти в любой поисковой системе. Не забываем добавлять вес стяжек, напольных покрытий, перегородок, кровли и т.д. Для упрощения расчёта коэффициентами надёжности по нагрузке, ответственности и т.д. придётся пренебречь, ограничившись усреднённым коэффициентом запаса 1,15-1,2. То есть сумму от всех масс (стен, перекрытий, полов, кровли, стропильной системы и т.д.) умножаем на 1,15 или на 1,2. Массу стропильной системы при этом можно прировнять к массе междуэтажного перекрытия из железобетона. Не забудьте о собственном весе ростверка. Его ширину принимаем равной не менее толщины стен, высоту в первом приближении возьмём 0,5м.
Полезная нагрузка для объектов частного строительства (индивидуальный жилой дом) составляет 200 кг/м2 с кэффициентом 1,2. Упрощенно на каждый квадратный метр пола каждого этажа следует приложить 250кг (0,25т). То есть если суммарная полезная площадь Вашего дома равна 100м2, общая полезная нагрузка, которую необходимо приложить к ростверку при его расчёте, составит 0,25 х 100 = 25т.
Последнее, что необходимо сделать, это определиться со снеговой нагрузкой. Через поисковую систему определяем, к какому снеговому району относится место строительства. Для этого пользуемся наименованием рядом расположенного крупного города. Например, вводим в поиск «снеговой район Архангельска». Можно также воспользоваться рисунком.
Значения веса снегового покрова в зависимости от района.
Каждому из снеговых районов соответствует определённое значение веса снегового покрова. Эта цифра вводится в расчёт с коэффициентом 1,4, с помощью которого учитывается возможное появление снеговых мешков во время обильных снегопадов.
Так, например, для дома с площадью пятна (наружный габарит здания в уровне первого этажа) 100м2 в Архангельске получим следующий общий вес снегового покрова: 240 х 1,4 х 100 = 33 600кг (33,6т).
Далее складываем все цифры – собственный вес конструкций и покрытий с коэффициентом запаса, сумму полезных нагрузок и снег. В итоге получаем общий расчётный вес здания. Делим его на периметр ленточного ростверка. То есть на сумму длин всех несущих стен здания в уровне первого этажа. Результатом станет погонная нагрузка на ростверк.
Для определения шага свай в ленточном ростверке необходимо разделить несущую способность сваи на погонную нагрузку на ростверк. Например, при несущей способности сваи 40т и погонной нагрузке 20т/м.п. получим искомый шаг свай 2м.
После определения шага свай можно приступать к расчёту армирования ленточного ростверка.
Расчёт армирования ленточного ростверка
Для расчёта армирования ленточного ростверка используем приложение «Арбат» SCAD Office.
После запуска выбираем закладку «Подбор арматуры в балке», так как ленточный фундамент на сваях представляет собой не что иное, как многопролетную балку, опёртую на сваи.
В основном окне подбора арматуры в балке указываем количество пролетов между сваями и их шаг. Количество пролетов определится как длина стены, делённая на шаг свай. То есть для стены 10м при шаге свай 2м получим 5 пролётов.
Указываем жёсткое защемление слева и справа, задаем привязку центра арматурных стержней в углах, равной защитному слою 40мм плюс половина диаметра стержня. Предварительно можно задаться ориентировочно 16-28мм, тогда привязка получится в диапазоне 48-54мм. В данном примере в запас принято 55мм.
Коэффициент условий работы и другие данные можно оставить без изменений.
Далее приступаем к формированию загружений.
По правилам следует разделять постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Но расчёт можно упростить, условно приняв все нагрузки как постоянные, сформировав одно единственное загружение нажатием кнопки «Создать». Далее поочерёдно выбираем номер пролёта с первого по пятый, и каждому задаем кнопкой «добавить» полученную ранее нагрузку на ростверк.
В процессе добавления нагрузок программа в режиме реального времени будет отображать эпюры внутренних усилий – это своего рода график, отображающий типологию распределения внутренних усилий по нашей балке-ростверку.
Если всё сделано правильно, в пределах каждого пролета появится эпюра внутренних усилий.
Затем переходим к назначению класса бетона. Как его определять мы разобрали раньше.
В закладке «Бетон» указываем класс. Для ростверков класс бетона ниже, чем В15, не применяется. Чаще всего оптимальным будет класс В25.
После нажатия кнопки «Вычислить» появится закладка «Результаты».
В качестве результатов будут данные о площади поперечного сечения требуемых арматурных стержней. Строку «Площадь S1 и S2» можно развернуть, отобразив различные варианты армирования – симметричное, не симметричное, а также данные по поперечному армированию. Не симметричное армирование редко применяется в частном строительстве из-за более высокой сложности.
Расчётные значения поперечного армирования крайне важны для ленточного фундамента на сваях (ростверка). Этот тип строительных конструкций испытывает значительные нагрузки, в результате чего для исключения появления косых трещин следует непосредственное внимание обратить на поперечное армирование, оно должно быть не меньше расчётного.
Окончательный анализ результатов расчёта удобно выполнить путем нажатия кнопки «Отчёт» с последующим изучением таблицы «Результаты подбора арматуры». Отчёт формируется в формате Microsoft Word.
Для определения требуемого диаметра арматуры следует конструктивно задаться количеством каркасов. Для небольших зданий обычно принимают три. Далее значения суммарного армирования делят на количество каркасов. Полученная цифра представляет собой площадь поперечного сечения стержня по расчёту.
Через площадь поперечного сечения по таблице определяем диаметр.
Таблица соответствия площади поперечного сечения и диаметров.
В данном примере 3,549 / 3 = 1,183, что соответствует диаметру 14мм (диаметра 12мм чуть-чуть недостаточно). Аналогичным образом определяем диаметр поперечного армирования – 6мм при шаге 100мм будет достаточно.
Схема армирования ленточного фундамента на сваях во многом схожа с армированием обычного ленточного фундамента. Из отличий стоит упомянуть важность поперечного армирования, не желательность без дополнительных расчётов применять шаг такой арматуры более 200мм и целесообразность уменьшения шага до 100мм в области опоры на каждую из свай на участке по 50-100см в каждую сторону от сваи вдоль ростверка.
Узел сопряжения сваи с ростверком
Сваи сопрягаются с ленточным ростверком жёстким образом. Для этого оголовой сваи после забивки разбивается отбойным молотком таким образом, что бы оставшаяся бетонная часть была замоноличена в ростверк не менее, чем на 50мм, а длина освобожденных арматурных выпусков осталась не менее 50 диаметров этих выпусков.
Узел сопряжения оголовка сваи с ленточным ростверком.
В данном примере длина выпусков 600мм для арматуры диаметром 12мм. В том случае, если высота ростверка не позволяет полностью замонолитить выпуски, их загибают в тело ростверка перед его заливкой.
Для определения конструктива узла сопряжения с винтовыми сваями лучше всего запросить рекомендации от изготовителя свай. Обычно такой узел выполняется путем приварки арматурных анкеров к металлическому оголовку сваи. Анкера желательно выполнить немного большим диаметром, чем каркасы. Длина анкера – всё те же 50 диаметров. В некоторых случаях оголовок сваи полый, при таком варианте его заполняют арматурными анкерами и бетоном, затем анкера загибают в тело ростверка перед его заливкой. Кроме того, на винтовые сваи иногда выполняется свободной опирание, поэтому обязательно нужно запросить рекомендации производителя таких свай.
По материалам сайта: http://rems-info.ru