Как выполняется расчет ростверка свайного фундамента?

Ростверк – горизонтальная часть свайно-столбчатого фундамента, соединяет отдельные сваи (столбы) в единую конструкцию. Его задача – равномерно распределить и передать со стен нагрузку на сваи и затем на грунт, зафиксировав положение свай и не позволяя им в дальнейшем отклоняться от вертикали. Сам ростверк на грунте не лежит и на грунт не давит. В этом его отличие от ленточного (ленточно-столбчатого) фундамента. Однако гидроизоляция все равно нужна.

Различия безростверкового фундамента и ростверкового основания

Безростверковые конструкции представляют собой свайные поля или так называемые ленты из свай, имеющие сборные оголовки, на которые устанавливается здание. Для таких типов обычно применяются забивные сваи из железобетона, имеющие квадратное сечение. Эти разновидности рекомендуется применять только в нормальных сейсмических условиях.

Ростверковые свайные конструкции объединяются при помощи ленточной базы или плиты, благодаря чему нагрузка на основание и грунт распределяется равномерно. Ростверки различаются по виду конструктива на монолитные, сборные, а также сборно-монолитные.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации по расчету монолитных железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий являются дополнением к "Руководству по проектированию свайных фундаментов", М., Стройиздат, 1971 г.

Рекомендации разработаны в соответствии с главой СНиП * "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования" с развитием , этих же норм, касающихся расчета на продавливание конструкций из тяжелого бетона. Рекомендации распространяются на ростверки квадратной и прямоугольной формы в плане с количеством свай в кусте от четырех и более.

1.2. Расчет ростверков производится по первому предельному состоянию (по несущей способности) на основное, дополнительное и особое сочетание расчетных нагрузок и в необходимых случаях — по третьему предельному состоянию (по раскрытию трещин) на основное и дополнительное сочетание нормативных нагрузок.

1.3. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производится так же, как и на сваях квадратного сечения. При этом в расчете ростверка сечения круглых свай условно приводятся к сваям квадратного сечения, эквивалентного круглым сваям по площади, т.е. с размером стороны сечения, равным 0,89, где — диаметр свай.

Как сделать расчет ростверка на продавливание?

Для того чтобы ростверковый фундамент был прочным и служил долго, понадобится грамотно выполнить его расчет. Результаты расчетов ростверка под колонны должны заноситься в план. Данные действия обязательно выполнять людям, которые занимаются строительными работами.

Выполнение расчета свайного фундамента осуществляется по предельным состояниям 1 и 2 группы.

К 1 группе подобных состояний можно отнести:

Рисунки 1-3. Формулы для расчета конструкции на продавливание колонной из стали

  1. Прочность материалов, из которых изготавливаются ростверковые изделия под фундамент.
  2. Несущая способность имеющегося грунта.
  3. Несущая способность оснований, если имеются большие нагрузки по горизонтали.

Ко 2 группе подобных состояний следует отнести:

  1. Осадки основания от вертикальных нагрузок.
  2. Смещения или повороты несущих элементов по горизонтали с присутствующим грунтом, если имеются нагрузки по горизонтали и моменты.
  3. Появление или открытие трещин в устройстве свайного фундамента из железобетона.

Расчетная нагрузка по горизонтали на 1 сваю определяется с учетом равномерного разделения усилий на установленные сваи. Ростверковая плита под фундамент при этом по отношению ко всем сваям принимается бесконечно жесткой.

Ростверки под колонны, которые размещаются рядом друг с другом, а также ленточные изделия подобного типа рассчитываются с учетом всех требований СНиП по 1-му предельному состоянию на главное, второстепенное и особое сочетание усилия, которое рассчитывается. Если есть необходимость, выполняется расчет по открытию трещин на главное и второстепенное сочетание нагрузки по нормативам.

Расчет по открытию трещин выполняется согласно требованиям, которые описываются в пункте 10.4 СНиП Ширина открытия трещин должна быть не более 0,3 мм.

Расчет ростверков под фундамент на сваях с круглым сечением выполняется так же, как и на свайных изделиях с квадратным сечением.

Рисунки 4-5. Формулы для расчета момента изгиба для каждого из сечений.

Сооружения из железобетона сборного и монолитного типа, которые устанавливаются в свайный фундамент, делаются из бетона, имеющего проектную марку М200 или М150. Наиболее подходящая марка бетона – М200.

Читайте также:  Как рассчитать количество винтовых свай для фундамента

Высота ростверков свайных фундаментов на несущих элементах из железобетона может быть определена формулой. Минимальная высота данной данного изделия – 35 см, а ширина – 45 см. Габариты подошвы ростверка под колонну, ступеньки и подколонник понадобится принимать по 300 мм или меньше. Высота плитной части, ступенек и подколонника должны составлять 150 мм или меньше.

Форма монолитного ростверка под фундамент будет зависеть от размера всех частей изготавливаемой постройки и от количества несущих элементов. Высота сооружения должна иметь возможность безопасно передавать усилие на свайные изделия и их прочную анкеровку.

Различается 2 вида вертикальных сил, которые действуют на ростверковый фундамент:

  1. Осевая нагрузка. Сила проходит через центральную точку тяжести основания под фундамент.
  2. Эксцентрическая нагрузка. Сила смещается относительно центра тяжести.

При эксцентрической нагрузке изделие подобного типа будет находиться под воздействием момента, потому сваи необходимо размещать так, чтобы центр их тяжести совпал с равнодействующей сил, которые прикладываются к ростверку под фундамент.

Если эксцентрическая нагрузка является переменной, то понадобится расположить сваи так, чтобы нагрузка на них во всех местах была равномерной. Для каждой системы нагрузки необходимо проверять, не превышают ли максимально возможные нагрузки несущую способность сооружения.

Типы ростверков по положению ленты

По положению ленты (и монтируемой опалубки) относительно поверхности земли выделяют три вида ростверка:

  1. высокий
  2. повышенный
  3. заглубленный

Высокий ростверк

Типы ростверков по положению ленты

Самый рациональный – высокий ростверк, его нижняя плоскость выше уровня грунта на 10-15 см и выше. Это нужно, чтобы зимой грунт, даже поднимаясь вдоль свай, не давил на ленту. Иначе, поднимая ростверк, промерзший грунт начнет вырывать сваи или (вероятнее второе) оторвет от них ростверк.

Недостаток этого типа ростверка для российской средней полосы – незагерметизированная пустота между грунтом и нижним перекрытием. Фактически, под полом отсутствует утепляющая неподвижная воздушная подушка, поэтому его приходится дополнительно утеплять, и в доме не может быть полноценного подвала. Можно предусмотреть опускающиеся на зиму щиты, по типу швертов, закрывающие щели между ростверком и землей.

Для района субтропического климата и для деревянного строительства, наоборот, такое проветривание пространства под полом очень удобно, так как способствует снижению влажности в доме и летнему охлаждению помещения. Так строят дома в Японии и Китае. Кроме того, при высокой ленте ростверка, это удобный вариант для устройства небольшого заглубленного вентилируемого пространства под домом для непродолжительного летнего хранения инвентаря, игрушек, собранного урожая.

За счет затенения и вентиляции в этом пространстве летом довольно прохладно, а выполненная с наклоном от дома отмостка (особенно заходящая под ростверк), надежно защитит от дождя и грязи. Чтобы зайти под дом, можно сделать между двух свай небольшую арку в ростверке и выкопать под дом лестницу и траншею-коридор по типу гаражной смотровой ямы, по сторонам от которого на земле размещают инвентарь. Такой доступ в пространство под домом удобен, чтобы периодически осматривать ростверк и нижнее перекрытие, при необходимости корректировать их состояние. В деревнях это одно из любимых мест летного обитания для всякой живности вроде кур, собак и кошек, поэтому щель можно закрыть сеткой.

Повышенный ростверк

Типы ростверков по положению ленты

Повышенный ростверк устраивают так, что его подошва оказывается вровень с землей. Из-под опалубки выбирают 10-15 см грунта, так что готовый ростверк висит над воздушной подушкой. Это убирает щель, в которой гуляет ветер и до некоторой степени делает воздушную подушку неподвижной.

Но поскольку доступ в пространство под домом в этом случае почти невозможен, нужно обязательно защитить пространство воздушной подушки швертами или просто листами шифера, пластика и т.д., свободно установленными снаружи ростверка и доходящими до дна траншеи, от осыпания в эту полость земли. Иначе вскоре ростверк окажется лежащим на земле и на него начнет действовать зимнее пучение грунта.

Нельзя и закреплять на ростверке защитные щитки-шверты – они должны быть самостоятельны, тогда грунт сможет поднимать и опускать их, никак при этом не влияя на ростверк.

Заглубленный ростверк

Фундамент с заглубленным ростверком одновременно наиболее популярен и наименее рационален. По периметру здания, непосредственно по линии проекции его будущих стен выкапывается неглубокая траншея, из дна которой оказываются торчащими оголовки свай. Затем делается опалубка-желоб, её дно расположено ниже уровня земли, но под ней также имеется воздушная подушка (можно положить желоб на бруски или отсыпать временную песчаную подушку). Такой фундамент тоже предполагает защитные шверты, и дает практически неподвижную воздушную подушку под полом, это утепляет дом.

Типы ростверков по положению ленты

Монолитный железобетонный ростверк для свайного и столбчатого фундамента своими руками – как правильно сделать опалубку, армирование и заливка бетоном.

Читайте также:  Как и чем отделать фундамент дома своими руками дешево под камень

Руководство по возведению свайного фундамента с ростверком – выбор типа сваи, бурение скважины, заливка и возведение ростверка.

Виды ростверка по конструктивному исполнению

В зависимости от конструктивных особенностей ростверк бывает:

  • сборным;
  • монолитным.

Примером сборного ростверка служит конструкция, выполненная из стальных балок, соединенных, как правило, на сварке. Его основной недостаток состоит в трудоемкости монтажа тяжелых металлических балок, в невысокой прочности и жесткости сварных соединений. Такие ростверки просто укладываются на оголовки свай, закрепляются и не требуют последующего замоноличивания. Это отличный вариант для некапитальных построек, рассчитанных на эксплуатацию 10-20 лет.

Виды ростверка по конструктивному исполнению

Примером сборного ростверка

Монолитный ростверк представляет собой цельную конструкцию, заливаемую непосредственно на строительной площадке. Представители этой категории – бетонная и железобетонная лента или плита. Ленточный ростверк получил наибольшее распространение, в то же время плитный незаменим при неблагоприятных геологических условиях грунтов. Его выполнение отличается высокой трудоемкостью, густым армированием и высокой стоимостью.

сборно-монолитный ростверк

Виды ростверка по конструктивному исполнению

Существует и промежуточный вариант – сборно-монолитный ростверк. Состоит из сборных элементов заводского изготовления, собираемых наподобие своеобразного «конструктора» посредством замков и шпоночных соединений. По окончании сборки все соединения замоноличиваются, образуя, таким образом, единую ленту. Нашли свое применение в промышленном строительстве и возведении многоэтажных зданий. Такой ростверк дорого стоит, требует тяжелой техники и высокой точности при монтаже.

Процесс и этапы заливки ростверка

Заливка ростверка после установки свай

Заделка арматурных выпусков и жесткое соединение ростверка со сваями обеспечивается в случае слабых грунтов и боковой нагрузки на здание. Концы загибаются и присоединяются к ростверковому каркасу с помощью вязальной проволоки. Заливка ростверка выполняется послойно, за один прием бетонируется до 25 см. Используется электрический вибратор для выгона воздушных пузырей из массы. Бетон набирает 100% прочности через 28 дней, только после этого его нагружают и ставят ростверк.

Пошаговая инструкция правильной заливки:

Процесс и этапы заливки ростверка
  1. на треть заполняют опалубку;
  2. трубу автомиксера приподнимают, чтобы некоторая часть попадала на дно;
  3. вытекшую массу прижимают к земле, чтобы получилась жесткая опорная площадка;
  4. арматура вставляется так, чтобы верх не выступал над уровнем трубы;
  5. в верхнюю часть бетона ставится резьбованная шпилька для стыковки с ростверком, элемент выступает на 30 см.

Лучше непрерывно заливать опалубку с перерывом на уплотнение слоев. Если вырыть траншею по ширине ростверка, опалубка не понадобится, бетон можно лить непосредственно в грунт.

Разновидности по типу материала

Свайный ростверк — это сочетание опор и верхней обвязки. Ее выполняют из:

  • Прочного бруса, обработанного антипиренами, специальными составами, увеличивающими устойчивость к огню;

  • Двутавровой балки. Ее используют совместно с винтовыми столбами. Главная проблема — качественное соединение отдельных компонентов;

  • ЖБИ. Готовая конструкция отличается повышенной прочностью;

  • Бетона. Обязательно требуется армирующий каркас, нивелирующий усилия на изгиб. Процесс изготовления занимает много времени из-за набора прочности.

Основные положения по устройству и расчету свайного ростверка

При устройстве свайно-ростверкового фундамента необходимо знать основные требования, предъявляемые к ростверку и провести грамотные расчеты всей конструкции. Также обязательно наличие исполнительной схемы по ростверкам, на которой обозначаются все основные элементы конструкции. Важным моментом при проектировании основания здания является точный расчет необходимого числа опор для каждого конкретного типа сооружений. Основой расчетов является общий вес строения и несущая способность почв. Массу дома необходимо разделить на несущую способность грунта и, получаем значение площади проектируемого основания. Для определения запаса прочности площадь фундамента следует увеличить на 30%. Чтобы вычислить необходимое число опорных колонн требуется площадь основания разделить на объем каждой сваи, при этом должны соблюдаться следующие условия:

  • опоры должны быть установлены во всех углах возводимого строения;
  • сваи монтируются в точках пересечения стен здания;
  • согласно СНИП расстояние между сваями в ростверке составляет 2-2,5 м.

Соединение сваи с поясом может быть жестким или свободным. В случае свободного соединения оголовки опор входят в ростверк на глубину 50-100 мм. Данный тип крепления подходит для центрально-нагруженных опорных колонн.

Крепление ростверка к свае

Основные положения по устройству и расчету свайного ростверка

При жестком соединении оголовок сваи разбивается, и арматура оголяется, после чего выполняется замоноличивание в бетонный или железобетонный ростверк. Подобный тип крепления выполняется в тех случаях, когда:

  • устройство свайных фундаментов с ростверками выполняется на нестабильных грунтах;
  • на опоры оказываются горизонтальные нагрузки;
  • в основании установлены комбинированные или наклонные опоры;
  • опорные колоны работают на выдергивающие нагрузки.

Пример расчетов

Рассмотрим пример расчета свайного фундамента с ростверками для одноэтажного кирпичного дома с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании имеется два железобетонных перекрытия толщиной 220 мм. Размеры дома в плане – 6*9 м, толщина несущих стен составляет 380 мм. Общая высота этажа – 3,15 м, от пола до потолка – 2,8 м, а суммарная длина перегородок внутри здания – 10 м (внутренние стены в помещениях отсутствуют). На участке присутствует тугопластичная смесь с пористостью – 0,5 и глубиной залегания – 3,1 м.

Читайте также:  Как залить фундамент: этапы работы, схемы и способы создания основания
Тип нагрузки Коэффициент
Дерево 1,1
Металл 1,05
Засыпка, изоляция, железобетон, стяжки 1,1
Элементы, изготавливаемые на производстве 1,2
Элементы, изготавливаемые на непосредственно на месте строительства 1,3
Оборудование, мебель, люди 1,2
Снег 1,4

Предварительно устанавливаем ширину ростверка 400 мм. и высоту 500 мм. Длина опоры составляет 3 м., а сечение – 50 см. Ориентируемся на шаг опорных свай – 1,5 м. Для определения общего количества свай необходимо длину ростверка разделить на шаг опор и прибавить 1 (при необходимости полученное значение округляем в меньшую сторону до целого числа – 30/1,5+1≈21).

  • Площадь опоры, м2 3,14*0,52/4 = 0,196
  • Периметр, м — 2*3,14*0,5 = 3,14
  • Масса ростверка, кг — 0,4 м.*0,5 м.*30 м.*2500кг/м3 = 19500
  • Масса опор, кг — 21*3 м.*0,196 м2*2500кг/м3*1,3 = 40131
  • Масса здания, т — Вес опор + вес ростверка + сумма из таблицы ≈ 224

Чтобы рассчитать объем ростверка и другие параметры необходимо определить массу строения без фундаментных опор. В результате получаем M = 204 т. Ширина посолы равна М / (L * R) = 204/ (30*75) = 0,09 м. Такой пояс нельзя применять для строительства, в рассматриваем случае, поскольку свесы кирпичных стен должны быть не больше 40 мм. Поэтому назначаем ширину — 400 мм, а высота остается – 500 мм.

Статья по теме:

Свайный фундамент: расчёт. Для обустройства свайной конструкции необходимо точно рассчитать количество и размеры столбов, глубину их залегания и места расположения. Произвести эти расчёты можно самостоятельно, воспользовавшись сведениями, алгоритмами и рекомендациями, которые предложены в нашем материале.

Основные положения по устройству и расчету свайного ростверка

Расчет и чертежи армирования ростверка свайных фундаментов

Сечение горизонтальной (рабочей) арматуры должно быть 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 м2 = 2 см2. В данном случае хватит 4 металлических прута Æ 8 мм, но согласно нормативам необходимо использовать минимально допустимый Æ 12 мм. Для вертикальной и поперечной арматуры используются стержни Æ 6 мм.

Схема армирования ростверка

Расчеты занимают какое-то время, но они помогут значительно сэкономить деньги и время в ходе возведения дома. Для лучшего понимания важности процесса выполнения расчетов стоит посмотреть это видео:

Технология строительства столбчатого фундамента

Схема монолитного столбчатого фундамента.

Столбчатый фундамент выгодно отличается от остальных типов основания тем, что он утраивается в максимально короткие сроки. Для его сооружения не надо использовать тяжелую строительную технику, заливка столбов проводится быстро, для этого необходимо участие всего пары человек.

Чтобы поставить прочный и надежный столбчатый фундамент, необходимо сначала правильно выполнить разметку. Сначала выбирается площадка под строительство, после приступают к разметке.

Технология строительства столбчатого фундамента

Нельзя начинать сооружение фундамента без предварительно проведенных работ по геологии грунта.

Лучше всего, если площадка под строительство будет располагаться на ровном, сухом месте, хотя столбчатый фундамент вполне допустимо ставить и на болотистой местности, водонасыщенных грунтах.

Для выполнения разметки необходимо приготовить такие инструменты:

  • строительный уровень;
  • рулетку;
  • веревку;
  • прямоугольник (для определения углов);
  • колышки из дерева с высотой в 50 см;
  • лопату.

Сначала убирают плодородный слой грунта по периметру будущего фундамента, выравнивают поверхность. После приступают к разметке внешнего и внутреннего периметра, учитывая, что внешний будет на 10 см больше.

Схема мелкозаглубленного столбчатого фундамента.

Технология строительства столбчатого фундамента

Начинается разметка с выставления первого угла внутреннего контура, где и забивается первая отметка. При помощи приготовленного треугольника определяется внешняя сторона фундамента, расположение продольной стены. Используя уровень, угольник и рулетку, обозначают второй угол, третий и т.д.

Далее отмечают точки, где будут располагаться опорные столбы. Необходимо соблюдать такие правила:

  • столбы должны находиться в углах здания, вдоль несущих стен внешних и внутренних, в местах их пересечения. В некоторых случаях требуется установка дополнительных опор меньшего диаметра;
  • шаг между опорными колоннами не должен составлять больше 2,5 м, оптимальное значение – 2-2,2 м.

Подготовительные работы

Перед началом строительства проводят подготовку площадки и земляные работы:

  1. Переносят коммуникации на безопасное расстояние, выделяют место для складирования материалов и подъезда грузовой и строительной техники.
  2. Очищают и выравнивают поверхность, срезают верхний слой грунта толщиной 25-35 см.
  3. Размечают оси фундамента обносками, колышками и шнурами, обозначают места расположения свай. Контролируют длину диагоналей — они должны быть равными.
  4. Для мелкозаглубленного монолитного ростверка выкапывают траншею на глубину 40-50 см.

Предусматривают подводку подземных коммуникаций. Для этого оставляют гильзы на глубине согласно нормативам для данного региона.