Как произвести расчет расстояния между сваями в винтовом фундаменте + от каких факторов зависит шаг

13 Ноябрь 2016 Стройэксперт Главная страница » Фундамент » Расчет

Современное домостроение различных масштабов и направленности (промышленное, гражданское, коммерческое) обладает большим выбором технологий, используемых на различных этапах строительства. Выбор оптимального варианта осуществляют проектировщики и собственники недвижимости на стадии разработки проектной документации. Один из самых популярных способов обустройства фундамента – это закладка свайного поля.

Для чего сооружается свайное поле

Свайное поле является одним из важнейших компонентов любого свайного основания. После проведения работ по обвязке ростверком порознь размещенных свай, его предназначение – основание для сооружения жилых и промышленных зданий, инженерных и гидротехнических сооружений.

В свайном основании каждого дома сваи с ростверком играют совершенно разные роли. Посредством ростверка объединяются сваи в единый монолит, это придает им дополнительную устойчивость и повышает сопротивляемость действию выталкивающих и горизонтальных сил. При этом нагрузкой от постройки равномерно нагружается каждая свая.

Каждый из элементов свайного поля передает нагрузку от дома на объем грунта, в который помещена их опорная часть. При значительном заглублении свай (3-15 м) происходит вскрытие поверхностной сферы грунта и распределение нагрузки от веса дома в уже устойчивом и обладающем высокой плотность грунте, что имеет особое значение при строительстве на участках с неустойчивыми грунтами.

Строительство дома должно вестись по окончании обвязки свайного поля ростверком, выполняющим функции несущей конструкции для производства работ по кладке стен.

Нюансы возведения домов

Как правило, железобетонные сваи с большой грузоподъемностью используют для строительства кирпичных домов и сооружений с бетонными стенками в несколько этажей.

Винтовые стержни и ж/б опоры меньшего диаметра эффективны при закладке фундаментов под:

• каркасные,
• щитовые,
• деревянные и другие легковесные коттеджи.

Деревянные забивные сваи имеют ограниченную несущую способность поэтому используются только для строительства деревянных сооружений.

Частные дома и коттеджи на сваях поднимают над уровнем земли минимум на 20 см, чтобы исключить вероятность опрокидывания конструкции в результате действия сил пучения на фундамент.

Виды размещения опор в ростверке сваи

Свайное поле
В зависимости от геометрической формы ростверка и проектной нагрузки от элементов конструкции сооружения, составляется исполнительная схема, согласно которой сваи могут быть размещены следующими способами:

• В форме свайного куста, то есть объединения нескольких компактно размещенных свай в единую конструкцию. При этом отношение сторон ростверка не должно превышать 1:5. Такой способ размещения используется под стойки, колонны, а также некоторые виды конструкций значительной высоты (к примеру, дымовых труб).
• Свайной полосой – под вытянутые основания значительной протяженности, например, набережных.
• В свайном поле, отличающемся от куста тем, что его устройство предусматривает объединение большего числа свай, к примеру, при строительстве дома на цельном ростверке.

Минимальное и максимальное значение между опорами

Согласно требованиям СНиП, минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопастей. То есть, если имеются опоры с лопастями 30 см, минимальным расстоянием между ними будет 60 см.

Необходимо учесть, что это расстояние между лопастями, то есть при разметке, отмечая оси свай, следует считать не 2, а 3 диаметра. Максимальное расстояние определяется отношением веса дома к количеству свай.

Необходимо учитывать материал и сечение ростверка, чтобы не получить излишнюю подвижность балок в центральной части каждого пролета. По всем расчетам максимум всегда определяется как 3, в некоторых случаях — 3,5 м.

Выходить за пределы этих значение нельзя, это создаст угрозу конструкциям дома.

Устройство поля свай

План свайного поля
Словарь строителя дает такое объяснение термину такое определение – площадка прямоугольной формы, на котором выполнено погружение опор согласно установленного плана по заранее определенной сетке.

В свайном поле опоры возводимого сооружения могут располагаться как рядами, так и в шахматном порядке. Заглубление свай производится так, чтобы отдаление наружной проектной кромки ростверка от линий осей свай равнялось величине диаметра опоры в плане.

Как правильно выбрать шаг?

Расстояние между соседними силовыми элементами рассчитывают, исходя из количества свай, а также их диаметрами. Для этого вначале определяют проектные нагрузки и анализируют особенности конструкции.

В случае с одиночным и ленточным расположением за основу берут периметр постройки и делят на количество свай. Результат сравнивают с минимально и максимально допустимыми параметрами и, в случае необходимости, подбирают шаг.

Ошибки в расчете расстояния между опорными элементами приведут к перерасходу средств, либо к риску проседания стен, если несущая способность фундамента в местах с максимальной нагрузкой будет недостаточной.

Разработка проекта свайного поля

Перед тем, как приступить к разработке проекта, составлению плана и графика производства работ, исполнительных схем и непосредственно самому процессу строительства, необходимо выполнение исследования находящихся на стройплощадке грунтов. Определение характеристик грунта При выполнении исследований определяются:

• Несущие характеристики грунта;
• Водонасыщение почвы;
• Плотность грунтов;
• Глубина промерзания;
• Геологический разрез по типам грунтов в пределах стройплощадки.

Необходимость изучения состава грунта обусловлена тем, что реальную несущую способность каждой опоры определить по материалу ее изготовления не представляется возможным, так как величина сопротивления грунта зачастую оказывается меньшей, чем несущая способность опоры. Именно по этой причине характеристики свай определяются по характеристикам грунта, в который они заглубляются.

Определение несущей способности грунта

Определение сопротивления грунта нагрузкам является одним из ключевых этапов при расчете фундамента, в том числе нахождения расстояния между опорными элементами.
Основные факторы, от которых зависит несущая способность грунта:

1. Тип породы.
2. Насыщенность земли влагой.
3. Характеристики слоев почвы.
4. Уплотненность масс.

Перенасыщение почвы влагой, на которую влияет уровень подземных источников, снижает несущую способность грунта в несколько раз. Фактор увлажненности не касается участков, где в преобладающем количестве содержится песок средней и большой крупности. Предельные нагрузки на почву, которые не приведут к существенным осадкам фундамента, изучены и занесены в справочники общего пользования.

Данные, которыми пользуются конструкторы, занимающиеся инженерными расчетами для строительства фундамента, отражены в таблице:

Тип грунта	Несущая способность, кг/см2
	средняя плотность	высокая плотность
переувлажненная глина	4	4
сухая глина	6,0	2,5
суглинок	3,0	2,0
супесь	3,0	2,5
песок мелкой фракции	4,0	3,0
песок средней фракции	5,0	4,0
крупный песок	6,0	5,0
гравий	4,0	3,0
галька	4,5	4,0

Для строительства на слабом и переувлажненном грунте выбирают большее количество опор, вследствие чего уменьшается растояние между силовыми элементами. Узнать геологические особенности участка можно из результатов профессиональных изысканий, которые проводят специализированные компании.

Для частно домостроения можно определить тип грунта самостоятельно. В этом случае бурят несколько скважин или копают ямы на глубину не менее 2 м. По срезу почвы станет ясно, из каких пород состоит грунт, на какой глубине находится несущий пласт, а также насколько увлажнена земля.

Расчет необходимого количества свай

Монтаж свай
Определение числа опор, размещающихся в свайном поле, проводится в несколько стадий:

• Вычисление суммарного нагружения, приходящегося на основание во время его эксплуатации;
• Определение несущей способности каждой сваи;
• Деление суммарной нагрузки на величину несущей способности опоры, в результате чего определяется требующееся количество свай.

По окончании расчетов составляется исполнительная схема, на которой отражается расстановка опор по периметру и внутренним стенам дома. Для выполнения расчета суммарной нагрузки следует определить общую массу здания с учетом удельной массы используемых стройматериалов, а также площади конструктивных элементов дома.

Затем производится расчет эксплуатационной нагрузки на здание, по ГОСТ 20107-85 она равна:

• Для промышленных зданий 200 кг/м2 перекрытия;
• Для жилых домов – 150 кг/м2.

При составлении проекта свайного поля для зданий в два этажа эксплуатационные нагрузки высчитываются с учетом обоих этажей.

На следующем этапе выполняются расчеты снеговой нагрузки в зимний период времени; значение ее рассчитывается в зависимости от региона строительства. Для этого площадь крыши умножается на нормативный вес слоя снега, приходящегося на 1 м2.

Полученные нагрузки суммируются и умножаются на 1,2 (коэффициент надежности). На следующей стадии осуществляется расчет несущей способности опор на основании данных об основных характеристиках грунта. После выполнения расчетов суммарное значение нагрузок делится на несущую способность сваи, в результате чего получается требующееся количество опор, которое и отражается на исполнительной схеме, чертежах и плане дома.

Подбор типа свай

Сваи квадратного сечения

Наиболее часто применяющимся типом опор при устройстве свайного фундамента жилых домов являются цельные конструкции с сечением 300х300 мм. Также такие сваи применяются при строительстве:

• Мало- и многоэтажных сооружений;
• Зданий промышленного назначения;
• Устройства усиления ранее возведенных свайных оснований.

При возведении зданий утяжеленной конструкции, в которых от опор требуется максимальная несущая способность, могут применяться сваи сечением 350х350 мм и 400х400 мм. При устройстве фундамента для легких домов из пенобетона и деревянных материалов допускается использование опор 250 х 250 мм.

Сваи квадратного сечения широко используются при возведении зданий на всех видах грунта, в частности:

• На пучинистых грунтах;
• Грунтах, на которых возможны горизонтальные сдвижки;
• Влагонасыщенных и обладающих низкой плотностью почвах – торфяниках, илистых и заболоченных участках.

Для устройства фундамента дома в областях, в которых уровень сейсмоактивности не выше 6 баллов, применяются полые опоры. Их стоимость несколько ниже цельных свай, что обусловлено некоторой экономией бетона при изготовлении.

Если на стройплощадке имеется пласт проблемной почвы значительной толщины (превышающей 10 см), а длины сплошных опор недостаточно, то могут использоваться составные конструкции. Суммарная длина их в некоторых сложных случаях может достигать 28 м за счет стыкования отдельных элементов при погружении в грунт.

Оптимальное значение

Однозначно указать оптимальное расстояние между соседними сваями винтового фундамента очень сложно. Необходимо учитывать массу специфических факторов, свойственных только данному участку, постройке и прочим условиям строительства и эксплуатации.

Однако, существуют определенные пределы, ограничивающие минимум и максимум шага между винтовыми опорами. По логике, оптимальным расстоянием должно быть среднее значение, однако в реальности ситуация выглядит несколько иначе.

По результатам экспериментов и практических испытаний выявлено, что оптимальным расстоянием является 2 м. Это значение подходит практически ко всем видам и типоразмерам свай, используемых в индивидуальном строительстве.

Оптимальное значение не должно использоваться как некое универсальное число, подходящее в любом случае. Каждый проект должен рассчитываться в индивидуальном порядке.

Выполнение разметки

Выполнение разбивочных работ при устройстве свайного поля является одним из важнейших этапов выполнения предварительных работ перед заглублением опор. Такой процесс разделен на три этапа:

• Выноска базисных линий свайного поля (контуров фундамента) на стройплощадку из исполнительной схемы;
• Разметка точек забивки каждого из элементов поля по проектным чертежам;
• Определение нулевой линии свайного поля, то есть отметки, по которой выравниваются опоры после погружения в грунт.

Посмотрите видео, как правильно произвести разметку участка под сваи.

Разметка производится с использованием досок обноски, между которыми натягивается проволока или веревка таким образом, чтобы точки пересечения отдельных линий выноски в точности совпали с осью забиваемой сваи согласно исполнительной схемы.

При производстве работ составляется «Акт разбивки осей», являющийся одним из важнейших документов для устройства фундамента, к нему прилагаются исполнительные чертежи и необходимые схемы, а также указывается полная информация об интервалах между опорами, положении линий и отметки высоты каждой сваи.

Отделка цоколя

Наружная часть фундамента выступающая над уровнем почвы — это цоколь.
Для завершения устройства фундамента стоит упомянуть об отделке цоколя:

• теплоизоляция, позволит сохранить тепло в подвале даже в самую суровую зиму, для этого применяется минеральная вата или жёсткие плиты полистирола;
• гидроизоляция, особенно важна в низких местах с повышенной влажностью, болотистой почвой и риском подтопления, проще всего использовать обмазочную гидроизоляцию;
• декоративная отделка, штукатурка из керамзитобетона или заделка декоративными панелями;
• обязательный отлив на цоколе не позволит воде подтекать под фундамент.

Правильно подобранный вариант отделки цоколя сможет придать дому уникальный колорит. Обеспечить долгую эксплуатацию здания. Один из простых и эффективных видов отделки это глиняная штукатурка, на которой с помощью трафарета можно создать имитацию каменной кладки. При невысоких денежных и трудовых затратах оштукатуренный цоколь получается оригинальный и запоминающийся.

Плюсы и минусы ленточного фундамента со сваями

Когда мы говорим об общих преимуществах свайного фундамента, независимо от конкретной технологии производства, они таковы:

1. Простая конструкция.
2. Расход материала ниже, чем, например, при использовании ленточного фундамента.
3. Может использоваться на слабых почвах.
4. Подходит для различных зданий.
5. Большая стабильность, хорошая переносимость нагрузки, движение пола.
6. Практически все работы можно выполнять самостоятельно и без использования специального оборудования.

Это тоже ошибка:

• Независимо от того, насколько хороши сваи, они также обладают несущей способностью. Для особо тяжелых зданий следует выбирать другой тип фундамента.
• Практически нет возможности обустроить подвал.
• Сложности при расчете свойств основания. Частично решить эту проблему помогают онлайн-калькуляторы, которые можно найти в Интернете.

Все о заливке фундамента

Самым лучшим материалом для выполнения заливки, считается портландцемент М 200 – М 500
Самым лучшим материалом для выполнения заливки, считается портландцемент М 200 – М 500.

Существуют некоторые правила для получения самого высокого результата от данных работ. Пошаговая их исполнительность приветствуется:

• Необходимо использовать цемент не ниже марки М 200;
• Делать раствор предпочтительнее средней плотности;
• Заливка выполняется с наименьшим временным интервалом для всех скважин;
• После ее окончания можно выполнять армирование;
• Лучше сначала залить несущие элементы и оставить высыхать на два дня;
• После этого можно выполнить заливку для ростверка, также одновременно.

Нюансы при выполнении работ

Создавая данный вид фундамента, выбор технологии, играет главную роль

При выполнении данных работ возможно появление таких нюансов, без которых выполнить заливку будет невозможно:

• Сперва, заливаем сваи, а только потом можно приступить к территории фундамента из лент;
• Арматура должна быть залита полностью;
• Густота раствора должна быть средней консистенции;

Выполнять заливку основания запрещается в сырую погоду, потому, что фундамент потеряет проценты прочности.

Итак, создавая данный вид фундамента, выбор технологии, играет главную роль. Не советуем применять тип свай с наполнителем, такое можно позволить в основании из лент. Помните, что только соответствие всем нормам строительства и правильном составе раствора реально построить прочное и устойчивое сооружение.

Плиточное основание

Самое сложное обустройство основания для частного дома – сделать черте разреза фундамента плиточного типа. Монолитная плита применяется при невозможности установки остальных видов. Она полностью компенсируется все подвижки грунта, минимизирует влияние сезонных паводков, перепада температур. Но в этой схеме есть недостатки – сложность обустройства, невозможность сделать цокольный или подвальный этаж. Работы выполняются по заранее составленному плану – установка инженерных коммуникаций, подготовка земельного участка.

Особенности формирования чертежа в разрезе плиты-основания частного дома:

• Сначала составляется схема проводки водопровода, канализации. Трубы будут проходить через плиточное основание. Поэтому нужно заранее выбрать место их положения относительно плана дома.
• Подготовка участка. Для обустройства необходимо сделать неглубокий котлован – до 80 см. по краям рекомендуется установить тепло и гидроизоляцию.
• Первый слой – подушка из щебня. Она укладывается на выровненный и утрамбованный грунт. Толщина – 20-30 см.
• Второе – засыпка песка. Для лучшего схватывания он обрабатывается цементным «молочком».
• Затем устанавливают гидроизоляция и слой утеплителя.
• Объемное стальное армирование. Он формируется из стальных прутьев, сваренных между собой. Размер ячеек рассчитывается заранее, зависит от площади плиты фундамента, массы здания.
• Монтаж гильз для прокладки труб инженерных коммуникаций.
• Заливка бетоном. Для удаления воздуха необходимо использовать строительный вибратор.

Время окончательного застывания зависит от толщины бетонной плиты и климата. обычно это происходит за 40-60 дней. Важно сделать чертеж разреза фундамента, чтобы правильно рассчитать нагрузку и расположение основных элементов.

Для составления схемы основания можно использовать специальные программы. Она должна входить в общий проект строительства загородного жилого дома. Поэтому рекомендуется приобретать комплексный пакет проектной документации.