Проектирование и расчет буронабивной сваи

Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.

Подробный обзор

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться. Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.

Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.

Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи
  1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
  2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
  3. Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.

Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.

Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

Расчет параметров БНС

Самая важная характеристика любого основания – несущая способность. Именно на основе веса сооружения и других нагрузок, которые сваи будут испытывать в ходе эксплуатации, определяется их диаметр, количество, оптимальное расположение, а также глубина.

Нагрузка, которую должны нести сваи, складывается из многих факторов, включая особенности грунта, вес дома, сезонные ветровые и снеговые влияния. После определения этого параметра можно выбирать оптимальный диаметр каждого столба.

Чем больше диаметр сваи, тем большую нагрузку она сможет вынести, к примеру, столбы 30 см могут выдерживать до 1,7 тонн, а сваи в 50 см – до 5 тонн. Такая большая разница свидетельствует о необходимости высчитывать толщину до каждого сантиметра. Конечно, можно просто установить максимально большие опоры, но они обойдутся дорого и эти траты могут быть совершенно неоправданными.

Не стоит забывать, что на способность опоры переносить нагрузки влияют и используемые материалы в ее производстве. Особое внимание следует уделить выбору класса бетона для бетонирования опоры. Бетон следует использовать не ниже марки М200, класса прочности не ниже B7,5. Такой класс обеспечивает способность основанию выдерживать нагрузку в 100 кг на 1 см2. В большинстве случаев этого будет достаточно для строительства дома.

Определение несущей способности сваи-стойки

Несущая способность буронабивной сваи-стойки определяется по формуле:

Fd=·R·A, (9)

где — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый = 1;

A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая для свай

сплошного сечения равной площади поперечного сечения.

R- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, которое определяется по формуле:

(10)

где ld-расчетная глубина заделки сваи в скальный грунт

df-наружный диаметр сваи.

Rm — расчетное сопротивление массива скального грунта под нижним концом сваи-стойки, определяемое по Rс,m,n — нормативному значению предела прочности на одноосное сжатие массива скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяемому, как правило, в полевых условиях;

где — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4, т.к. нагрузка на сваю более 2500 кН.

Читайте также:  Как жить спокойно: подушка под фундамент своими руками

Для предварительных расчетов оснований сооружений всех уровней ответственности значения характеристик Rm и Rс,m,n допускается принимать равным

Rm = Rc ·Ks, Rc,m,n = Rc,n ·Ks, где Rc и Rc,n — соответственно расчетное и нормативное значения предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяются по результатам испытаний образцов отдельностей (монолитов), в лабораторных условиях;

Кs — коэффициент, учитывающий снижение прочности ввиду трещиноватости скальных пород. Принимаем по таблице Кs =0,4.

Rс,m,n=20 000·0,4=8000 кН

кН

кН

Fd=1·10000·· (0,4)2 =5024 кН.

Находим расчетную нагрузку передаваемую на сваю исходя из условия по формуле:

(11)

где Nр — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании).

г0 — коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным г0 = 1.

г n — коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,15 для сооружений II уровней ответственности;

г k — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4

Правильный расчет свай

Если правильно рассчитать фундамент, то вы гарантировано получите прочное основание и сэкономите бюджет на строительство. Для расчета необходимо знать характеристики возводимого строения и провести пробное бурение, для того чтобы определить тип грунта и его структуру. Число забивных свай зависит от параметров объекта и от типа грунта. Желательно, доверить процедуру расчета профильным специалистам, если не обладаете достаточным опытом и познаниями в этой сфере.

При выборе сваи, также обратите внимание на следующие факторы:

  1. Сроки и запланированный бюджет на строительство;
  2. Имеется ли в наличии специализированное оборудование;
  3. Конструктивные особенности здания;
  4. Характеристики устойчивости, которых нужно достичь;
  5. Гидрогеологические и геологические характеристики местности.

Калькулятор расчета буронабивных свайно-ростверковых и столбчатых фундаментов

Ростверк — часть свайного или столбчатого фундамента, задачей которого является передача нагрузки от здания на сваи. Ростверк может быть сделан из бетона, металла, древесины. Наиболее распространенным является ростверк сделанный из бетона.

Марка бетонаТип фундамента

Согласно СНиП бетон для изготовления фундаментов должен быть маркине ниже М250.

Общая длина ленты: м

Площадь подошвы ленты: м2

Вес бетона: кг

Объем бетона: м3

Общая длина продольной арматуры: м

Общая длина вертикальной арматуры: м

Количество арматуры: шт

Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов: кг/см2

При таком объеме Вы можете рассчитывать на скидку от партнеров. Оставьте свой телефон и менеджер поставщика свяжется с Вами

Марка бетона — ключевой критерий определения качества бетона. Все остальные параметры — стойкость к морозам, подвижность и водонепроницаемость — находятся в прямой зависимости от марки. В большинстве случаев, чем выше марка, тем больший процент цемента в составе бетонной смеси.

Основные марки товарного бетона и сферы их применения:

М-100 — применяется при строительстве различных неответственных и не несущих конструкций, например, при заливке тротуаров, пешеходных дорожек и площадок для стоянки автомобилей, при изготовлении отмостки.

Калькулятор расчета буронабивных свайно-ростверковых и столбчатых фундаментов

М-150 — по крепости незначительно отличается от вышеописанной марки бетона, следовательно, область применения бетона М 150 практически аналогична.

М-200 — используется при производстве плит перекрытия, для изготовления разнообразных железобетонных поясов, покрытия дорог при малых нагрузках.

М-250 — по прочности имеет незначительные отличия от вышеописанной марки бетона, поэтому область применения бетона М 250 почти аналогична.

М-300 — применяется при отливке лестничных площадок, тротуарных плит, дорог, подверженных сильным нагрузкам, при производстве плит перекрытия, различных колодцев и труб, а также других ответственных конструкций.

М-350 — как и бетон марки М 300, применяется при строительстве ответственных конструкций: при строительстве лестничных площадок, бордюров (поребриков), при строительстве автодорог, способных выдерживать большие нагрузки.

М-400 — применяется при возведении фундаментов зданий, в качестве несущего слоя при строительстве высокопрочных полов в гаражах, подвалах, различных мастерских и производственных цехах, а также многих других служебных помещений, где прочность пола важнее других качеств.

Читайте также:  Строительный крепеж: виды и характеристики

М-450 — считается одной из самых крепких марок строительного бетона. Используется при строительстве ответственных конструкций, способных выдержать большие нагрузки. Применяется при строительстве высокопрочных несущих плит перекрытия, при возведении фундаментов зданий и других ответственных конструкций.

М-500 — являясь самым крепким и надежным среди популярных марок, нашел свое применение при возведении отвественных конструкций, там, где необходима чрезвычайная надежность и долговечность. Бетон этой марки отлично защищен от всевозможных разрушений, и продолжает крепко стоять даже в самых суровых условиях эксплуатации, когда другие менее крепкие бетоны уже сдаются.

(нормативный коэффициент вариации v = 13,5%)

Класс бетона Средняя прочность данного класса, (кгс/см2) Ближайшая марка бетона
В3,5 46 М50
В5 65 М75
В7,5 98 М100
В10 131 М150
В12,5 164 М150
В15 196 М200
В20 262 М250
В22,5 302 М300
В25 327 М350
В30 393 М400
В35 458 М450
В40 524 М550
В45 589 М600
В50 655 М600
В55 720 М700
В60 786 М800

Таблица пропорций компонентов бетона при использовании цемента марки М400 (цемент, песок, щебень)

Марка бетона Массовый состав, Ц:П:Щ (кг) Объемный состав на 10 л цемента, П:Щ (л) Количество бетона из 10 л цемента (л)
М100 1 : 4,6 : 7,0 41 : 61 78
М150 1 : 3,5 : 5,7 32 : 50 64
М200 1 : 2,8 : 4,8 25 : 42 54
М250 1 : 2,1 : 3,9 19 : 34 43
М300 1 : 1,9 : 3,7 17 : 32 41
М400 1 : 1,2 : 2,7 11 : 24 31
М450 1 : 1,1 : 2,5 10 : 22 29

Таблица пропорций компонентов бетона при использовании цемента марки М500 (цемент, песок, щебень)

Марка бетона Массовый состав, Ц:П:Щ (кг) Объемный состав на 10 л цемента, П:Щ (л) Количество бетона из 10 л цемента (л)
М100 1 : 5,8 : 8,1 53 : 71 90
М150 1 : 4,5 : 6,6 40 : 58 73
М200 1 : 3,5 : 5,6 32 : 49 62
М250 1 : 2,6 : 4,5 24 : 39 50
М300 1 : 2,4 : 4,3 22 : 37 47
М400 1 : 1,6 : 3,2 14 : 28 36
М450 1 : 1,4 : 2,9 12 : 25 32

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L R), где:

  • B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
  • М — масса здания без учета веса свай;
  • L — длина обвязки;
  • R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Источник

Преимущества технологии

Технология строительства на буронабивных сваях имеет ряд бесспорных преимуществ относительно других методик. Это:

  • обеспечение устойчивости зданий и сооружений, которые возводятся на слабых грунтах;
  • универсальность – она подходит для возведения и частных домов, и крупных промышленных объектов;
  • возможность применения в городских условиях, даже в плотной застройке, без риска повреждения окружающих строений;
  • высокая несущая способность буронабивных свай, большой запас прочности, что позволяет создавать масштабные объекты;
  • экономия времени – основание создается заметно быстрее, чем ленточный фундамент или шведская плита;
  • простота монтажа – фактически надо лишь подготовить участок, разметить места будущих опор и пробурить отверстия, а затем залить смесь, дождаться, пока она застынет, и провести работы по созданию ростверка;
  • возможность погружать опоры на глубину до 45 метров и более, что невозможно при применении традиционной копровой технологии;
  • долговечность – готовое основание при соблюдении условий эксплуатации способно прослужить до 150 лет и даже больше.

Хотя стоимость работ довольно велика, они все же обходятся дешевле, чем создание традиционного фундамента ленточного типа. Показатели надежности, прочности и долговечности при этом являются сопоставимыми. Поэтому такие опоры подходят для использования при строительстве не только промышленных объектов, но и частных домов.

Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия р

Для вычисления р необходимо определить площадь подошвы условного ленточного фундамента Аусл и нагрузки, передающиеся на эту площадь от собственного веса всех элементов, входящих в объем условного фундамента, а также и от сооружения.

а) Площадь условного ленточного фундамента:

 — среднее значение угла внутреннего трения грунтов, залегающих в пределах рабочей длины сваи .

 = 1,01

б) Объемы условного фундамента, всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

условного фундамента:

ростверка:

части стены подвала, расположенной ниже верха условного фундамента (ниже отметки пола подвала):

части пола подвала (справа и слева от стены подвала):

грунта:

Объем свай не вычитается из объема . При подсчете веса грунта в условном фундаменте . не учитывается увеличение его удельного веса за счет уплотнения при забивке свай.

Принимается, чт

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

ростверка и всей надростверковой конструкции, то есть всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

Q = QP + Qнк = 45,6 кН;

части пола подвала ;

свай (1,03 сваи с рабочей длиной lсв = 3,9 м, из которых 0,1 м — в водонасыщенном грунте):

грунта в объеме условного фундамента:

Среднее давление р под подошвой условного фундамента:

Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП для песка мелкой крупности, (IV слой), залегающего под подошвой условного фундамента.

где

 = 1,0 ;=1

 , , ;

м3,

Условие р ≤ R выполняется: 315,74 < 967,66. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования.

Монтаж буронабивного фундамента с ростверком

Технология выполнения описывается в СНиП (раньше СНиП II-17-77). Согласно документы буронабивные сваи по технологии монтажа бывают:

  1. сплошного сечения — являются универсальными, подходят для любых грунтов;
  2. полого сечения с многосекционным сердечником — сложный вариант, не используемый в частном строительстве;
  3. с уплотненным забоем — применяются для домов массой более 500 тонн;
  4. с пятой — технология включает взрывные работы.

Как видно из классификации единственно возможным вариантом для строительства коттеджа является устройство основания на буронабивных сваях сплошного сечения, которые имеют простую конструкцию и l-форму.

Для монтажа фундамента своими руками потребуются следующие материалы и инструменты:

  • ручной бур;
  • обсадные трубы;
  • рифленая арматура 12 мм;
  • бетонная смесь;
  • проволока для вязки арматуры сечением 1,2-1,4 мм;
  • гидроизоляция;
  • утеплитель для ростверка;
  • доски для опалубки.

Кроме этого понадобится стандартный набор инструментов: рулетка, лазерный или обычный строительный уровень, виброоборудование для уплотнения бетона и пр. Бетон для заливки скважин можно замесить самостоятельно или заказать на бетонном заводе.

Утепление фундамента с ростверком

Сваи не утепляют, а вот ростверк желательно утеплить там, где он находится выше нулевого уровня. Работы выполняются в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для теплоизоляции обычно используют плиты пеноплекса либо любого иного материала данной группы. Минеральную вату использовать запрещено, так как она быстро впитывает влагу и разрушается.

Выполнение слоя теплоизоляции ростверка:

  • Прокладка слоя гидроизоляции (рулонный рубероид либо битум) для защиты боковых и верхних частей ростверка.
  • Укладка плит утеплителя дюбель-гвоздями либо клеем.
  • Заделка углов и стыков жидким полиуретаном либо монтажной пеной.
  • Отделка штукатуркой (или иным способом) боковых стен ростверка.
Утепление фундамента с ростверком

При условии выполнения верных расчетов, подбора качественных материалов и соблюдении технологии здание, сооружение на буронабивном фундаменте с монолитным ростверком способно прослужить около 100 лет. При этом, фундамент не потребует дополнительных расходов на уход или ремонт.