Как рассчитать свайно-ростверковый фундамент

Долговечность и прочность строения жилого и нежилого типа напрямую зависят от надежности фундаментного основания. При этом важно не только выбрать качественные стройматериалы и выполнить правильный монтаж. Создание устойчивого и крепкого фундамента возможно лишь после профессионального проектирования свайного фундамента с ростверком и точного расчета. Грамотно выполненный проект дома на свайно-ростверковом фундаменте с учетом всех нюансов позволит получить надежное основание без лишних финансовых затрат.

Устройство и план свайного фундамента с ростверком

Свайное фундаментное основание ростверкового типа представляет собой конструкцию, используемую для возведения строений на слабых и подвижных грунтах, а также для зданий с большой нагрузкой. Делают его из свайных опор и ростверка. Сваи являются вертикальными элементами, которые погружаются в землю до плотных, несущих слоев. Они могут изготавливаться из металла, бетона или железобетона, реже из дерева. Ростверком называется горизонтальная балка, соединяющая свайные опоры между собой и передающая нагрузку от строения на сваи. Для фундамента свайного типа ростверк любого размера может возводиться из железобетона, дерева, стали в зависимости от постройки. По типу установки он бывает ленточным, когда связке подвергаются только соседние опоры, и плитным, при котором связывается каждый оголовок.

Свайно-ростверковое фундаментное основание имеет немало преимуществ:

• Универсальность использования. Хорошо подходит для слабых и подвижных грунтов.

• Минимизация затрат. Позволяет снизить стоимость и трудозатраты на строительство.

• Надежность строения. Обеспечивает устойчивость конструкции при значительных перепадах УГВ.

Создать высокопрочную несущую конструкцию возможно только при компетентном проектировании. Потребуется грамотно рассчитать расстояние между сваями, их расположение в ростверке свайно-ростверкового фундамента и уровень заглубления, а также противопучинистый зазор под ростверком свайного основания. При этом следует учитывать множество аспектов, которые будут влиять на конечный результат.

Как рассчитать свайно-ростверковый фундамент

При проектировании несущей конструкции и расчете прочности ростверка на продавливание угловой сваей следует учесть несколько важных нюансов. Среди них уровень усадки опорных колонн при вертикальной нагрузке, характеристика материалов, используемых для возведения основания и ростверка, а также несущая способность опор и почвенного слоя.

Расчет фундаментной конструкции с ростверком включает несколько важных этапов:

1. Определение типа свай и их количества. Для этого потребуется провести геологическое исследование, чтобы определить особенности грунта на участке. На основе полученных данных подбирается тип свайных опор, буронабивные, винтовые, забивные. Установить количество и диаметр свай свайно-ростверкового фундамента возможно только после вычисления общей нагрузки на основание. При этом учитывается масса стен, пола, межэтажных перекрытий, крыши, внутренней и внешней облицовки.

2. Вычисление глубины заложения свай. Установка опор должна выполняться на глубину, где грунт имеет хорошую несущую способность. Глубина заложения свайного фундамента с ростверком должна быть на уровне плотных грунтовых слоев. При разработке схемы свайно-ростверкового фундамента и длины закладывания опор следует учитывать данные, полученные при геодезическом обследовании.

3. Определение нагрузки на свайные опоры. Каждая свая будет нести определенную нагрузку в зависимости от размера, глубины установки и материала. Грузонесущая способность опоры определяется на основании специализированных исследований с помощью формулы. Учитываются также статические и динамические нагрузки на сваю в ростверке.

4. Расчет ростверка. Важно, чтобы горизонтальная балка хорошо справлялась со своими функциями и равномерно распределяла оказываемую нагрузку. Расчет свайного ростверка на усилия выполняется с учетом общего веса строения и размера свайных опор. Для повышения прочности полученной конструкции применяется армирование, которое в зависимости от будущей нагрузки может состоять из нескольких слоев арматуры. Толщина ростверка на сваях и расположение продухов в свайно-ростверковом фундаменте рассчитываются с учетом типа почвы и назначения здания.

Строительство свайного фундамента с монолитным ростверком по чертежам требует предварительного проведения геологических и геодезических исследований. Получить необходимые данные своими силами достаточно сложно и в последующем их использование нередко приводит к необратимым последствиям.

Нюансы при выполнении расчетов

Формирование долговечной несущей конструкции невозможно без расчетных операций. Необходимо определить расстояние между сваями и глубину их бурения. Глубина определяется исходя из особенностей почвы и ее типа. Согласно действующим стандартам сваи разной длины в одном ростверке погружают на 30 см глубже утвержденной для соответствующего региона глубины промерзания грунта.

При расчете обвязки фундамента свайного типа учитываются следующие факторы:

• Технические параметры материалов, которые будут использоваться для ростверка и свай, в частности тип стали, назначение и другие особенности.

• Уровень усадки опор при оказании на них вертикального давления.

• Несущие способности фундаментных опор, особенно это касается тех объектов, где фиксируются перепады рельефа.

• Особенности почвы, принимается во внимание уплотнение грунта.

Проведение вычислительных мероприятий в обязательном порядке выполняется с учетом ГОСТ 27751 и строительных положений. На специализированных порталах можно найти калькуляторы, которые помогают получить требуемые данные. Специальные программы помогают определить расстановку свай в ростверке и глубину их заделки в соединяющей опоре, расстояние от грани ростверка до сваи и многие другие показатели.

Последовательность расчетных действий

1. Определение общей нагрузки. На начальном этапе определяется какая будет оказываться нагрузка в процессе эксплуатации объекта. Поэтому потребуется узнать примерную массу стен, кровли, облицовки, плит перекрытий, лестничных маршей и фасадных элементов.

2. Выявление полезной нагрузки. Сюда в первую очередь входит то, что будет находиться внутри объекта, мебель, техника, количество проживающих. В среднем показатель колеблется от 100 до 250 кг/м².

3. Расчет дополнительной нагрузки. Учитывается масса выпадающих осадков, снега и льда, который формируется в зимнее время на кровле. Для большей части регионов цифра колеблется от 160 до 220 кг/м², в некоторых случаях и выше.

4. Перемножение всех сумм нагрузок. Итоговая сумма всех вычисленных нагрузок перемножается с коэффициентом запаса. Он составляет 1,1.

После этого устанавливается нагрузка, которая будет оказываться на одну единицу свайной опоры. При приобретении свайных конструкций необходимо будет знать не только их основные технические данные, но и способность каждой из них выдерживать конкретную нагрузку.

Для возведения свайно-ростверкового основания применяют разные опорные сваи. При этом учитываются особенности почвы и ожидаемые нагрузки. Чаще всего для строительства жилого дома используются винтовые металлические, а также буронабивные сваи. Однако они подходят не для каждого участка, при этом винтовые опоры имеют ограничения по несущей способности.

Размещение свай в ростверке может быть точечным и в виде ленты. В первом случае требуемое количество свай в ростверке располагается под опорами или колоннами. Для частных домов чаще всего используется второй вариант, когда опоры располагаются в один ряд в виде ленты. В более нагружаемых местах, например в угловых пересечениях стен, сваи устанавливают кустами на небольшом отдалении друг от друга. При этом важно, чтобы шаг свай в свайно-ростверковом фундаменте был не более 3 метров.

Расчет осадки свайного ленточного фундамента производится методом послойного суммирования. При этом применяется следующая формула: Si = h*m*P, где h – толщина слоя почвы, m – коэффициент ее сжимаемости, определяемый в ходе компрессионных экспериментов, P – среднее уплотняющее давление для каждого слоя. Помимо данного способа используется также метод расположения свай в группе, их длина и шаг.

Свайный фундамент с ростверком: пример расчета

Приведем примерное вычисление количества свайных колонн для жилого строения 20х10 м с учетом того, что дом одноэтажный. Опоры будут установлены с шагом не более 2,5 метра. Произведем вычисление количества свай по площади: 20/2,5=8 свай и 10/2,5=4 сваи. Опоры будут расставляться сеткой 8*4=32 сваи. Исходя из этого следует, что для возведения основания потребуется как минимум 32 опоры. Это лишь примерный расчет. Итоговое количество будет зависеть от площади, этажности, прочности грунтовой поверхности и других факторов.

Расчет ростверка возможно выполнить своими силами, воспользовавшись следующей формулой: B = M / (L × R), где B – минимально разрешенная высота для опоры пояса, M – масса конструкции без опор, L – длина пояса, R – прочность грунта. В связывающей конструкции выполняется продольное, горизонтальное и вертикально-поперечное армирование. При этом продольная рабочая арматура имеет длину 3 м и толщину 10 мм, горизонтальная 6 м и 12 мм, вертикальная 0,8 м и 6 мм. Подбор сечения каждого прута при создании ростверка можно выполнить с помощью сортамента стальных труб.

Особенности установки ростверка

В соответствии с технической документацией при шарнирном сопряжении тело сваи должно входить в ростверк на 6-8 см. При выполнении монтажа на слабых грунтах, глинистых или песчаных, тело опоры следует углубить в ростверк не менее чем на 25 см. Больше узнать о том, насколько свая должна заходить в ростверк можно в строительной документации, которая касается проектирования и устройства свайных фундаментов.

Расстояние от сваи до края ростверка должно составлять 50-100 мм. Если оно будет больше, увеличивается риск дальнейшей деформации. При этом учитывается диаметр ствола. К примеру, толщина ростверковой конструкции для хозяйственных сооружений составляет 25 см, для жилых 80 см. При этом минимальный свес ростверка от грани сваи должен быть не менее 100 мм. Железобетонные ростверки могут быть сборными, их соединение производится путем сварки закладных деталей между собой.

Высота ростверка под куст свай рассчитывается индивидуально. Принимается во внимание на какую величину выполняется заделка выпуска свайной арматуры. Учитывается вес здания, характеристики почвы и конструкция сооружения. Общепринятой величиной считается 350 мм, но возможно отклонение как в большую, так и в меньшую сторону. Точный расчет всегда выполняется квалифицированными инженерами-проектировщиками.

Обязательные правила

• Для лучшей устойчивости и долговечности основания опоры должны быть установлены до уровня, где грунт имеет хорошую несущую способность;

• Максимальным расстоянием между сваями в ростверке согласно СНиП является 1-3 метра. Если цифра будет больше, ростверк разрушится и дом просядет.

• Подбирать материал свайных опор требуется с учетом грунта. Их размер и диаметр должен быть достаточным для предотвращения деформации при нагрузках.

• Использование гидроизоляции и утеплителей позволит минимизировать воздействие влажности и перепадов температуры на несущую конструкцию.

Важно правильно спроектировать и рассчитать такой фундамент, чтобы он обеспечивал долговечность и устойчивость всей несущей конструкции.

Рекомендации при возведении свайного фундамента с ростверком

1. Предварительное обследование и исследование грунта. Перед проектированием и началом строительства обязательно запланируйте провести геологическое исследование. Оно поможет выяснить характеристики грунта, его несущую возможность, уровень грунтовых вод, а также наличие подземных водоносных слоев. Геология участка — это основа для правильного выбора типа свай и глубины их установки.

2. Ответственный выбор свайных опор. Сваи подбираются на основании проведенного геологического исследования, а также будущей нагрузки на несущую конструкцию. Для слабых и пучинистых грунтов лучше использовать буронабивные и винтовые сваи, так как они эффективно передают нагрузку на более глубокие слои земли. Для твердых и плотных грунтов подходят забивные.

3. Правильный расчет глубины заложения свай. Глубина установки опор напрямую зависит от свойств грунта и предполагаемой нагрузки на фундамент. Обычно она варьируется от 4 до 12 метров. Сваи в слабых и пучинистых почвах закладываются в более плотные слои, при наличии твердых грунтов глубина может быть меньше.

4. Вычисление несущей способности опор. Для каждой модификации свай существует свой метод расчета несущей способности, который зависит от диаметра, материала и глубины установки. Лучше использовать стандартные методы расчета для конкретного типа опорных колонн, а также проводить испытания для определения их реальной несущей способности, особенно на сложных почвах.

5. Грамотное расположение свай. Для достижения устойчивости фундамента важно соблюдать равномерное перераспределение нагрузки на все свайные колонны. Расстояние между опорными конструкциями и их количество должно соответствовать проектным данным.

6. Расчет ростверка. Связующий элемент должен быть достаточно прочным и устойчивым, чтобы свободно переносить любые нагрузки. Длина и ширина ростверка свайного фундамента зависит от количества и типа свай, а также от предполагаемой нагрузки. Ростверк должен быть армирован с учетом общей нагрузки. Важно правильно выбрать количество и диаметр арматуры, чтобы обеспечить крепость конструкции.

Необходимо обеспечить строгий контроль за качеством выполнения всех этапов работ, начиная с забивки свай и заканчивая установкой ростверка. Свайные опоры должны быть проверены на соответствие проектным размерам, а также на прочность материала. В таком случае можно быть уверенным в надежности и долговечности возведенного строения.

Приобрести качественные ЖБИ свайные опоры, а также другие материалы для строительства своего дома можно в магазине «Первый Стройцентр».