Характерным показателем прочности свайного фундамента является несущая способность отдельно взятой сваи. Эта характеристика влияет на общее количество свай в периметре фундамента – регулируя частотность, можно повышать предел нагрузки, которую будет способен выдержать фундамент. Количество буронабивных свай и несущая способность отдельно взятой свайной колонны это взаимосвязанные характеристики, оптимальное соотношение которых определяется путем проведения несложных расчетов.
Подготовка к расчету
Исходные данные, которые понадобятся для расчета несущей способности буронабивной сваи, получают в итоге проведения геологических изысканий и подсчета общей предполагаемой нагрузки здания. Это обязательные этапы расчета, проведение которых обосновано теорией расчета прочностных характеристик буронабивных фундаментов.
Такие показатели как глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, разновидность грунта и его механические характеристики очень важны для получения точного результата. Информация о глубине промерзании грунта находится в СНиП 2.02.01-83*, данные разделены по климатическим районам, представлены картографически и в виде таблиц.
Не стоит полагаться на данные геологической и гидрогеологической разведки, полученные на соседних участках. Даже в пределах периметра одного земельного надела состояние грунтов оснований может резко изменяться. Три-четыре контрольные скважины в контрольных точках периметра дадут точную информацию о состоянии почв.
Расчет массы постройки ведут с учетом климатического района, расположения здания относительно румба ветров, среднего количества осадков в зимний период, массы строительных конструкций и оборудования. Этот показатель наиболее значим при проектировании фундамента – данные для проведения этой части расчета, а также схему и расчетные формулы можно найти в СНиП 2.01.07-85.
Проведение геологии
Проведение геологических изысканий ответственное мероприятие и в массовом поточном строительстве этим занимаются специалисты-геологи. В индивидуальном жилищном строительстве часто проводят самостоятельную оценку состояния грунтов. Не имея опыта проведения изысканий такого уровня очень сложно оценить реальное положение вещей. Работа грамотного специалиста по большей части заключается в визуальной оценке состояния напластований.
Для начала на участке устраивают шуфры – вертикальные выработки грунта прямоугольного или круглого сечения, глубиной от двух метров и шириной достаточной для визуального осмотра основания стенок ямы. Назначение шуфров – раскрытие почвы с целью осуществления доступа к напластованиям, скрытым под верхним слоем грунта. Геологи измеряет глубину пластов, берет пробу грунта из середины каждого слоя, а также впоследствии наблюдает за накоплением воды на дне забоя. Вместо шуфров могут устраиваться круглые скважины, из которых с помощью специального устройства вынимают керн или берут локальные пробы.
Шуфры укрывают на некоторое время – два-три дня – ограничивая попадание атмосферных осадков. После оценивают уровень воды, поднявшийся в полости скважины – эта отметка, отсчитанная от верхней границы, и будет уровнем залегания грунтовых вод.
Все полученные данные заносятся в сводную таблицу.Кроме того, составляется профиль сечения грунта, который позволяет предугадать состояние грунтов в точках, где бурение не производилось. При самостоятельной оценке оснований следует руководствоваться сведениями, представленными в СНиП 2.02.01-83* и ГОСТ 25100-2011, где в соответствующих разделах представлены классификации грунтов с описаниями, методы визуального определения типов грунта и характеристики в соответствии с типами.
Как использовать данные геологической разведки
После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.
Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП 24.13330.2011.
Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.
Не только относительная влажность, но и взаимное расположение нижней отметки промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. В холодное время года высоко расположенные замерзшие грунтовые воды будут оказывать сильное боковое давление на тело свайной колонны – такие грунты сильно деформируются и считаются пучинистыми.
Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.
Расчет общей нагрузки
Сбор нагрузок позволяет определить массу здания, а значит усилие, с которым постройка будет воздействовать на фундамент в целом и на его отдельно взятые элементы. Существует два типа нагрузок, воздействующих на опорную конструкцию – временные и постоянные. Постоянные нагрузки включают в себя:
- Массу стеновых конструкций;
- Суммарную массу перекрытий;
- Массу кровельных конструкций;
- Массу оборудования и полезной нагрузки.
Посчитать массу конструкций можно, определив объем конструкций, и умножив его на плотность использованного материала. Пример расчета массы для одноэтажного здания с железобетонными перекрытиями, кровлей из керамической черепицы и со стенами 600 мм из железобетона, размерами 10 на 10 метров в плане, высотой этажа 2 метра:
- Вычисляем объем стен, для этого умножаем площадь поперечного сечения стены на периметр. Получаем V стены = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 м3. Полученное значение умножаем на плотность тяжелого бетона, которая равняется 2500 кг/см3. Итоговая масса стеновых конструкций умножается на коэффициент надежности, для бетона равный k = 1,1. Получаем массу M стены = 66 т.
- Аналогично считаем объем перекрытий(подвального и чердачного),масса которых при толщине 250 мм будет равняться Мпк = 137,5 т, с учетом аналогичного коэффициента надежности.
- Вычисляем массу кровельных конструкций. Масса кровли для 1 м2 металлочерепицы – 65 кг, мягкой кровли – 75 кг, керамической черепицы – 125 кг. Площадь двускатной кровли для здания такого периметра будет составлять примерно 140 м2, а значит масса конструкций составит Мкр = 17,5 т.
- Общий размер постоянной нагрузки будет равняться Мпост = 221 т.
Коэффициенты надежности для различных материалов находятся в седьмом разделе СП 20.13330.2011. При расчете следует учитывать массу перегородок, облицовочных материалов фасада и утеплителя. Объем, который занимают оконные и дверные проемы не вычитают из общего объема для простоты вычислений, поскольку он составляет незначительную часть общей массы.
Расчет временных нагрузок
Ростверк на винтовых сваях Временные нагрузки рассчитываются в соответствии с климатическим районом и указаниями свода правил «Нагрузки и воздействия». К временным относятся снеговая и полезная нагрузки. Полезная нагрузка для жилых зданий составляет 150 кг на 1 м2 перекрытия, а значит общее число полезного веса будет равняться Мпол = 15 т.
Масса оборудования, которое предполагается установить в здании, также суммируется в этот показатель. Для определенного типа оборудования применяется коэффициент надежности, расположенный в вышеуказанном своде правил.
Существуют различные типы особых нагрузок, которые также необходимо учитывать при проектировании. Это сейсмические, вибрационные, взрывные и прочие.
где ce – коэффициент сноса снега, равный 0,85;
ct – термический коэффициент, равный 0,8;
m – переходный коэффициент, для зданий в плане менее 100 м принимаемый по таблице Г вышеуказанного СП;
St – вес покрова снега на 1 м2. Принимается по таблице 10.1, в зависимости от снегового района.
Показатели временных нагрузок суммируются с постоянными и получается количественный показатель общей нагрузки здания на фундамент. Это число используется для расчета нагрузки на одну свайную колонну и сравнения предела прочности. Для удобства расчета и наглядности примера примем временные нагрузки Мвр = 29 т, что в сумме с постоянными даст Мобщ = 250 т.
Определение несущей способности сваи
Геометрические параметры сваи и предел прочности это взаимосвязанные величины. В данном примере, нагрузка на один метр фундамента будет составлять 250/20 = 12,5 тонн.
Расчет предела предела нагрузки на отдельно взятой буронабивной сваи ведут по формуле:
где F – предел несущей способности; R – относительное сопротивление грунта, пример расчета которого находится в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf, fi и hi – коэффициенты из вышеуказанного СНиП; y – периметр сечения свайного столба, разделенный на длину.
Посмотрите видео, как проверить несущую способность сваи с помощью профессионального оборудования.
Для сваи полутораметровой длины диаметром 0,4 метра несущая способность будет равняться 24,7 тонны, что позволяет увеличить шаг свайных колонн до 1,5 метров. В таком случае нагрузка на сваю будет составлять 18, 75 тонн, что оставляет довольно большой запас прочности. Изменением геометрических характеристик, а также шага свайных колонн регулируется несущая способность. Данная таблица, представленная ниже, показывает зависимость несущей способности полутораметровой сваи от диаметра:
Зависимость несущей способности от ширины сваи Существует масса сервисов, позволяющих провести расчет несущей способности сваи онлайн. Пользоваться следует только проверенными порталами, с хорошими отзывами.
Важно не превышать допустимую нагрузку на сваю и оставлять запас прочности – немногие сервисы умеют планировать распределение нагрузки, поэтому следует обратить внимание на алгоритм расчета.
«Копать или не копать» – этот гамлетовский вопрос при строительстве дома решается однозначно: копать. Он порождает несколько встречных: какой фундамент выбрать, на какую глубину его залить, как сделать все надежно и не слишком дорого?
Траншейный ленточный фундамент – привычный для застройщиков вариант опорной части здания. Кроме положительных качеств он имеет серьезные недостатки. Главные из них — большая материалоемкость и трудоемкость.
Подошву бетонной «ленты» приходится заливать ниже отметки промерзания грунта. В средней полосе России это минимум 1,2 метра. В более суровых климатических условиях для защиты от морозного пучения приходится загонять десятки «кубов» бетона еще глубже.
Если стройка ведется на слабом грунте, то заглубление ниже горизонта промерзания не спасет здание от осадки. Дойти до плотного основания, на которое надежно ляжет железобетонная «лента» не всегда возможно. В этом случае остается единственный выход — фундамент на буронабивных сваях.
По себестоимости он дешевле ленточного, не требует привлечения мощной землеройной техники и быстрее строится. О том, что представляет собой такая конструкция, как она рассчитывается и строится, мы поговорим в этой статье.
Знакомимся с буронабивным фундаментом
Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.
Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.
В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:
- Стойки.
- Висячие.
Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.
Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП 2.02.03-85 – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.
Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:
- диаметр;
- марку бетона;
- вид армирования;
- глубину бурения;
- механическую прочность грунта.
После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.
Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.
Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:
- Бурение скважины под буронабивные сваи (ручной мотобур или более мощная передвижная установка).
- Монтаж обсадной трубы (в сыпучих и сырых грунтах).
- Установку арматурных каркасов.
- Бетонирование скважины.
- Отсыпку песчано-щебеночной подушки под ростверк (толщина 10-15 см), компенсирующей подъем грунта в результате морозного пучения.
- Монтаж опалубки над поверхностью земли, установку арматуры и заливку ростверка, связывающего сваи.
Особенности расчета свайного фундамента
Первый шаг, с которого начинается расчет свайного поля – определение веса здания. Именно от него будет зависеть, сколько свай, какого диаметра и на какую глубину нам придется установить. Чем тяжелее дом, тем плотнее ставят сваи под стены.
При этом норматив требует, чтобы расстояние между центрами соседних опор было не менее 3-х диаметров сваи. При уменьшении этой дистанции происходит снижение несущей способности стоек.
Армирование свай выполняют вертикальными стержнями периодического профиля (диаметр 12-14 мм). Их количество зависит от диаметра стойки и может составлять от 3 до 8 штук. Между собой вертикальную арматуру соединяют горизонтальными отрезками стержней диаметром 6-8 мм. Заливка буронабивных свай должна выполняться бетоном марки не ниже 100.
Для более простого расчета стоимости материалов и несущей способности свай можно воспользоваться приведенной ниже таблицей.
В таблице выполнен расчет буронабивных свай длиною 2 метра и диаметром от 15 до 40 см. Арматура вертикальная 12 мм, поперечная — 6 мм с шагом 1 метр.
В качестве примера определим, сколько свай диаметром 20 см потребуется для фундамента под дом, вес которого составляет 60 тонн. Из таблицы видно, что одна стойка может выдержать вес не более 1884 кг. Разделив 60 000 кг на 1884 кг, получим 31,84 штук. Округляем в большую сторону до целого числа и получаем 32 сваи. Для их заливки (без осадных труб) нужно купить арматуру и бетон общей стоимостью 32х428,68 руб. = 13 717 руб.
Конечно, же итоговая стоимость вашего фундамента будет гораздо выше, так как в его стоимость войдет множество других затрат: земляные работы, доставка стройматериалов, устройство ростверка, услуги рабочих и техники. Однако при желании и объективной оценке своих сил все работы или их часть можно выполнить своими руками.
Полученное количество свайных опор нужно равномерно распределить под несущими стенами и перегородками здания, а также под всеми углами и пересечениями стен. При этом шаг свай будет зависеть от общей длины стен.
Несущая способность свай - это максимальная величина нагрузки, которую способна выдерживать погруженная в грунт свая, не подвергаясь деформациям.
Существует два типа несущей способности свай - по материалу изготовления и по грунту. Данные о несущей способности конструкции исходя из ее материала могут быть получены при проведении теоретических расчетов, тогда как определение несущей способности сваи по грунту требует проведения практических исследований на месте строительства.
Методы определения несущей способности сваи
Данная величина демонстрирует, какую нагрузку из вне способна переносить условная площадь грунта (она, как правило, существенно ниже несущей способности самой сваи). Несущая способность почвы рассчитывается в двух показателях - тонн/м2 либо кг/см2.
На несущую способность грунта оказывают непосредственное влияние следующие факторы:
- Тип почвы;
- Насыщенность влагой;
- Плотность.
Чтобы определить несущие свойства грунта необходимо проводить геодезические изыскания - для этого выполняется бурение пробной скважины, из которой берутся пробы разных слоев почвы. Все исследования и расчеты проводятся в строительно-испытательных лабораториях с применением специального оборудования.
Представляем вашему вниманию таблицу несущей способности основных типов грунтов:
Таблица 1.1 : Несущая способность разных видов грунтов
При отсутствии возможности провести геодезические исследования вы можете самостоятельно определить ориентировочную несущую способность грунта, для этого с помощью ручного бура создайте скважину (до двух метров), опознайте тип почвы и сопоставьте ее с табличными данными.
Несущая способность свай СНИП
Несущая способность буронабивной сваи
Это сваи, сформированные в результате заполнения бетоном предварительно пробуренной скважины, они укреплены арматурным каркасом и, как правило, обладают уширенной опорной пятой, которая способствует равномерному распределению оказываемой на почву нагрузки.
Таблица 1.4 : Сопротивление разных типов грунтов под опорной подошвой сваи (R)
Увидеть усредненные показатели несущих характеристик буронабивных свай вы можете в нижеприведенной таблице.
Таблица 1.5 : Несущая способность буронабивных свай
Несущая способность забивной ЖБ сваи
Фактические несущие характеристики забивных ЖБ конструкций (Fd) рассчитывается как совокупность сопротивления почвы под нижней частью свайного столба (Fdf) и сопротивления по отношению к ее боковым стенкам (Fdr).
Формула расчета следующая: Fd=Ycr ×(Fdf+Fdr) , где:
Fdf = u * ∑Ycf * Fi * Hi
- u - внешний периметр сечения ЖБ столба;
- Ycr - коэф. условий работы столба в почве (=1);
- Fi - сопротивление слоев почвы на боковой стенке сваи;
- Hi - общая толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба
- Fdr = Ycr * R * A
- R - нормативное сопротивление почвы под нижним концом сваи;
- А - площадь опорной подошвы.
Несущие характеристики забивных железобетонных свай вы можете посмотреть в таблице
Таблица 1.6
: Несущие характеристики забивных ЖБ свай
Несущая способность винтовой сваи
Винтовые сваи - наиболее распространенный тип в свай в частном строительстве. Монтаж винтовых свай выполняется в кратчайшие сроки, а их несущих характеристик с запасом хватает для обустройства надежного фундамента под строительство 1-2 этажного дома из легких материалов.
Рис 1.5
: Виды винтовых свай
Формула расчета несущей способности винтовой сваи: Fd=Yc*((a1с1+a2y1h1)A+u*fi(h-d))
Yc
- коэф. условий работы столба в почве;
a1
и a2
- нормативные коэфф. из таблицы:
Таблица 1.7
: Нормативные коэффициенты угла внутреннего трения грунта
- с1 - коэфф. линейности почвы (для песчаных грунтов) либо значение удельного сцепления (для глинистых);
- y1 - удельный вес почвы расположенной выше лопастей сваи;
- h1 - глубина расположения сваи;
- А - диаметр винтовых лопастей за вычетом диаметра столба сваи;
- fi - сопротивление почвы по боковым стенкам сваи;
- u - периметр свайного столба;
- h - общая длина ствола сваи;
- d - диаметр опорных лопастей.
Предлагаем вашему вниманию характеристики несущих способностей наиболее распространенных в строительстве типоразмеров винтовых свай.
Таблица 1.8
: Несущая способность винтовых свай диаметром 76 мм.
Таблица 1.9
: Несущая способность винтовых свай диаметром 89 мм.
Как улучшить несущую способность сваи
Среди технологий увеличения несущей способности свайных оснований существуют как универсальные способы, применимые к свай любого типа, так и индивидуальные методы, которые реализуются отдельно для забивных и винтовых конструкций.
Инъектирование грунта
Это максимально эффективный метод увеличение несущих характеристик любых свай расположенных в дисперсных грунтах с невысокой плотностью.
Инъекции в грунт песчано-цементного раствора выполняются в пространство между сваями на глубину в 1-2 метра ниже крайней точки свайного столба.
Начиная строительство и подготовив проект будущей постройки в первую очередь необходимо определиться, какое основание наилучшим образом обеспечит надёжность и долговечность строения. Одним из вариантов устройства основания здания может быть фундамент на буронабивных сваях, который сочетает в себе не только высокие характеристики по прочности, но и технологические преимущества его обустройства.
Пример устройства фундамента на буронабивных сваях
Простота его строительства и привлекательная цена позволяют использовать данный тип основы для построек в частном строительстве.
Основной особенностью данной технологии является усиление или буронабивными сваями, расположенными в точках распределения общей несущей нагрузки.
Технологически устройство буронабивных фундаментов предполагает монтаж следующих основных элементов.
Схема устройства фундамента на буронабивных сваях 
Сваи
Для их устройства применяют:
- металлические или асбестоцементные трубы различных диаметров;
- армированный каркас с применением металлической сетки и рубероида.
Бурить отверстия под буронабивные сваи целесообразно ручным инструментом, оборудованным специальной насадкой, позволяющей выполнять в нижней части скважины отверстия более широкого диаметра. Расширение нижней части необходимо для лучшего закрепления опоры.
Ростверк
Так называют верхнюю часть фундамента, которая связывает буронабивные опоры и предусматривает единое с опорной арматурой армирование.
Ростверк может быть трёх типов:
- мелкозаглубленный ленточный;
- подвешенный;
- монолитный.
В зависимости от вида будущей постройки и местности её расположения выбирается оптимальный вариант строительства связующей конструкции.
Пример конструкции ростверка буронабивного фундамента
Единство этих основных элементов обеспечивает надёжное основание для здания любого назначения.
Основные преимущества фундаментов на буронабивных сваях
Технологическое устройство фундамента на буронабивных сваях имеет ряд неоспоримых преимуществ, которые делают возможным его использование практически для любых построек и в любой местности. Ограничением является лишь то, что сделать буронабивной фундамент невозможно на скалистой территории, в прочих условиях его обустройство возможно выполнить даже без привлечения дополнительной техники.
Среди основных достоинств данного решения вопроса строительства, основы здания можно выделить следующие.
Данные преимущества позволяют использовать данную технологию при строительстве разнообразных построек промышленного и частного назначения. Простота устройства и невысокая общая стоимость делают его особенно привлекательным для хозяина, который планирует выполнять работы своими руками.
Расчёт плана буронабивного свайного фундамента
Для того чтобы фундамент на сваях был надёжным и долговечным необходимо рассчитать количество устанавливаемых опор, поскольку именно они будут принимать на себя всю несущую нагрузку будущего здания.
Чертёж с размерами и план расчета буронабивного фундамента
Чтобы выполнить корректный расчёт буронабивного фундамента необходимо учитывать и использовать следующие данные.
Надо отметить, что требует максимальной точности и внимательности, поскольку от этого зависит надёжность и долговечность будущей постройки, поэтому оптимальным вариантом будет обращение к соответствующим специалистам.
Технология строительства фундамента на буронабивных сваях
Сделать буронабивной фундамент своими руками для дома, бани или других хозяйственных построек на не представляет особых сложностей, поскольку технология его устройства достаточно проста.
Все строительство основания разделяется на три основные части:
Зная пошаговый план работ, время на постройку основания займёт не более чем 7-10 дней.
Разметка фундамента
Для разметки ни местности потребуются колышки и строительный шпагат.
Начиная от одного угла, колышки последовательно устанавливаются на заданном расстоянии по остальным углам будущего здания, с обязательной проверкой при этом равенства диагоналей полученного прямоугольника.
По вбитым кольям натягивается разметочный шпагат, который служит для разметки остальных кольев.
Исходя из рассчитанных расстояний по линии шпагата, выставляются внутренние точки, которые также отмечаются кольями, а по линиям стен-перегородок натягивается шпагат.
Инструкция для разметки фундамента 
Площадка под основание здания равняется с учётом общего его устройства, в некоторых случаях снимается верхний слой дёрна или прокладывается траншея для ростверка.
Установка свай
Устройство буронабивного фундамента выполняется в следующем порядке.
- Бурение отверстий под буронабивные сваи. Диаметр отверстия делается на 5-10 см больше, чем планируемый диаметр опоры, а нижняя часть расширяется в пределах 2-х диаметров на высоту 30-40 см. Общее заглубление должно быть ниже точки промерзания грунта не менее чем на 30 см. оптимальным считается величина в 50 см.
- Подготовка скважин. Необходимо хорошо утрамбовать основание скважины, а также боковые поверхности и выполнить отсыпку песчаной подушки на высоту 10-15 см. Для лучшего контакта с цементным раствором песчаную отсыпку нужно пролить водой и ещё раз утрамбовать.
- Подготовка свай.
Длина опор должна быть такой, чтобы их края выступали над уровнем грунта не более чем на 10-15 см. Готовые сваи расставляют в подготовленные отверстия.
- Изготовление армирующих элементов выполняется из рифлёных металлических прутов диаметра 10-12 мм, при этом на одну скважину рекомендуется использовать 4 вертикальных прута с горизонтальной связкой не реже 30 см. Длина вертикальных прутов должна быть больше длины опоры на 10-15 см.
Процесс армирования столбов фундамента 
Все элементы надёжно скрепляются между собой вязальной проволокой либо привариваются друг к другу. Готовая конструкция устанавливается по центру каждой сваи, исключая соприкосновение с её стенками.
Процесс закладки арматуры в отверстия 
- Заливка цементным раствором выполняется единовременно с контролем уровня по вертикали. После заливки первых 30 см сваю необходимо приподнять и осадить обратно для лучшей фиксации основания. Дальнейшее заполнение производится с промежуточной утрамбовкой. После схватывания раствора внешняя сторона опор засыпается пеком и грунтом и также трамбуется.
Дальнейшее строительство можно производить не ранее чем через 3-4 дня после заливки, когда цементный раствор приобретёт прочность.
В видео показано как заливать фундамент на буронабивных сваях своими руками.
Устройство связующего ростверка
Порядок проведения работ по устройству ростверка напрямую зависит от типа его устройства, однако общие правила сохраняются для всех типов. Рассмотрим основные технологические этапы на мелкозаглубленном ленточном ростверке.
- Подготовка траншеи. По всему периметру будущего здания, а также по линиям промежуточных несущих стен необходимо прокопать траншею шириной 30-40 см на глубину 40-50 см, основание и боковые поверхности которой хорошо трамбуются.
По всей длине выполняется отсыпка песчаной подушки высотой 30-40 см, которая проливается водой и ещё раз утрамбовывается.
- Далее по краям траншеи необходимо установить опалубку, высота которой должна составлять не менее 20-40 см в самой высокой точке своего расположения. Материалом для , как правило, служат скреплённые между собой дощатые щиты.
Чтобы исключить смещение и изменение конфигурации опалубки в процессе заливки с внешней стороны выставляются распоры, а параллельные составляющие фиксируются между собой брусками.
Пример устройства опалубки для фундамента 
- При укреплении ростверка также используют сваренный или из металлических рифлёных прутов диаметра 8-10 мм, при этом края горизонтальных прутов прочно связывают с арматурой опорных элементов в единую конструкцию. Размер вертикальных прутов должен соответствовать высоте планируемого фундамента.
- Заливка бетонным раствором должна быть выполнена единовременно, чтобы исключить горизонтальное расслоение. В процессе заполнения раствор трамбуется либо вручную, либо специальным миксером.
При заливке больших объёмов целесообразно использовать бетон заводского производства или для его изготовления применять бетономешалку, чтобы сократить время и трудоемкость процесса.
По факту завершения заполнения необходимо проконтролировать горизонтальный уровень поверхности.
Процесс заливки опалубки фундамента бетонным раствором 
После того как бетон застынет, свайный фундамент готов для дальнейшего строительства, но не ранее, чем через 7-10 дней после окончания работ.
При обустройстве ростверка другого типа отличия будут лишь в способе строительства опалубки и укладки армирующих элементов.
Выполняя пошагово все действия, можно выполнить самостоятельно в кратчайшие сроки.
Таким образом, фундамент на буронабивных сваях является практически идеальным решением для или . Его несложная технология позволяет выполнить все работы своими руками, обеспечив при этом сочетание надёжности и экономичности.
Фундаменты являются крайне ответственной частью любого здания. Появятся ли трещины на стенах, будет ли дом проседать со временем - все это зависит от того, насколько грамотно подобраны размеры и материалы для опорной части. Чтобы правильно запроектировать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется выполнить его расчет по несущей способности.
Несущая способность фундамента - это нагрузка, которую он сможет выдержать без разрушений, деформаций или других неприятных процессов. При конструировании буронабивного основания потребуется выяснить следующую информацию:
- сечение элемента;
- длина;
- расстояние между отдельными сваями.
Расчет свай по несущей способности часто выполняется с заранее известным сечением фундамента. Эта характеристика зависит от имеющейся в наличии техники. В качестве исходных данных необходимо подготовить:
- состав грунтов на участке;
- сбор нагрузок на опору дома.
Сбор исходных данных для расчета
Перед тем, как рассчитать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется изучить свойства почвы на участке строительства. Выполнить это можно двумя методами: отрывка шурфов (глубоких ям) или бурение ручным инструментом. Изучение почвы проводят чуть глубже предполагаемой подошвы (примерно на 50 см). При выполнении работ необходимо анализировать каждый плат грунта, определять его тип.
Чтобы получить представление о том, какие бывают грунты, как правильно их различать, рекомендуется прочитать . Особого внимания заслуживает приложение А, в котором даны основные определения.
Следующий этап расчета буронабивной сваи и ростверка - сбор нагрузок. Его проще выполнять в тоннах. Для его выполнения потребуется знать объемы строительных конструкций и плотности материалов, из которых они изготовлены. Чтобы подсчитать массу здания нужно вспомнить простую формулу из школьной физики: «Массу мы легко найдем, умножив плотность на объем». В сбор нагрузок на фундаменты включают:
- собственную массу опорной части (назначают ориентировочно);
- массу перекрытий, стен, перегородок (проемы из общего объема лучше не вычитать);
- полезную нагрузку на перекрытия (для жилых зданий эта нагрузка назначается 150 кг/м 2 пола, берется на каждом этаже);
- массу кровли;
- снеговую нагрузку (зависит от климатического района строительства, расчет выполняется по ).
Совет! Для упрощения задачи снеговую нагрузку можно назначать по специальной карте или таблице. То есть без выполнения сложного расчета.
Найденную массу каждого элемента нужно умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Величина этого коэффициента зависит от материала, из которого изготовлена конструкция. Для снеговой и полезной нагрузок коэффициенты постоянны и составляют 1,4 и 1,2 соответственно.
Более подробную информацию о сборе нагрузок на фундаменты можно найти в статье « .
Справочная информация
Чтобы правильно рассчитать буронабивной свайный фундамент потребуется знать прочностные характеристики грунта. Информацию об этом можно найти в ВСН 5-71. Для удобства далее представлены адаптированные таблицы из этого документа отдельно по каждому типу почв.
Таблица 1. Несущая способность глинистых грунтов в зависимости от консистенции и пористости на опорном участке сваи, т/м 2 .
Таблица 2. Несущая способность глинистых грунтов по длине буронабивной сваи, т/м 2 .
Таблица 3. Несущая способность песчаных грунтов, т/м 2 .
Таблица 4. Несущая способность крупнообломочных грунтов, т/м 2 .
Чтобы выполнить расчет сечения и расстояния между сваями необходимо выбрать одно или два (для глин) значения из приведенных в таблице в зависимости от результатов отрывки шурфов или бурения.
Порядок расчета
После внимательного изучения всех предыдущих пунктов для расчета свайно-ростверкового фундамента должна иметься следующая информация:
- масса дома в тоннах и нагрузка на каждый погонный метр ростверка;
- несущая способность грунта в тоннах на м 2 .
Чтобы найти нагрузку на погонный метр фундамента, нужно массу дома поделить на суммарную длину ростверка.
Несущая способность одной сваи находится по формуле:
P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), где
P - несущая способность каждой сваи фундамента;
R - прочность грунта, найденная по табл. 1, 3 или 4;
S - площадь сечения сваи на конце (формула для нахождения приведена далее);
u - периметр сваи;
fin - сопротивление почвы на боковой поверхности буронабивного свайного фундамента, найденное по табл. 2;
li - толщина слоя грунта, который оказывает сопротивление боковой поверхности;
0,7 и 0,8 - коэффициенты, которые учитывают однородность грунта и условия работы сваи.
Для сваи круглого сечения площадь находится через диаметр или радиус: S = 3,14*D 2 /4 = 3,14*r 2 /2. Здесь D и r - это диаметр и радиус соответственно.
l - расстояние между сваями буронабивного фундамента;
P - несущая способность одной сваи, найденная ранее;
Q -нагрузка на погонный метр фундамента (масса дома делить на длину ростверка).
Совет! Перед началом расчета необходимо ознакомиться с . Минимальный диаметр свайного основания при длине элемента менее 3 метров составляет 30 см. Чтобы найти наиболее рациональное решение рекомендуется рассмотреть 2-3 варианта геометрических размеров свай. Для каждого случая находят расстояние между опорами и оценивают затраты на строительство. Выбирают наиболее экономичный вариант.
Подробный расчет расстояния между сваями с рассмотрением нескольких примеров может занять много времени. Но здесь перед будущим владельцем дома стоит выбор, что экономить: время или деньги.
Армирование буронабивной сваи
Рабочая арматура располагается вертикально вдоль сваи. В качестве нее используют пруты класса А400 (Аlll) диаметром 10-16 мм. Поперечную обвязку изготавливают из гладкой арматуры А240 (Al) диаметром 6-8 мм. В каждой свае должно быть не менее четырех рабочих вертикальных прутка.
Расчет ростверка
Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:
В = М/L*R, где
B - необходимая ширина ростверка;
М - масса дома (за вычетом массы свай);
L - длина ростверка;
R - несущая способность грунта (слоя у поверхности).
Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.
Армирование ростверка
Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из .
В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов - 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.
Пример расчета свайного буронабивного фундамента
Исходные данные для расчета:
- одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
- размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
- кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
- грунты на участке - полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).
Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.
Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно - 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.
Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м 2 .
Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.
Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м 3 *1,3 = 27030 кг.
Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.
Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.
Расчет свай
Вариант расчета сваи 1.
Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м2*0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *3 м (длина сваи)) = 16,93 т.
u = 3,14*D = 3,14*0,4 = 1,26 м, где D - диаметр сваи.
Расстояние между сваями = l = P/Q = (16,93 т)/(7,36 т/м) = 2,3 м. Шаг достаточно большой, можно уменьшить длину сваи до 2м.
Вариант расчета сваи 2.
В расчетах для предыдущего случая требуется заменить всего одно значение. Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м 2 *0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 13,41 т.
Расстояние между сваями = l = P/Q = (13,41 т)/(7,36 т/м) = 1,82 м.
Вариант расчета сваи 3.
Рассмотрим еще один вариант с диаметром сваи 50 см и длиной 2 м.
S = 3,14*0,52/4 = 0,196 м 2 ;
u = 3,14*D = 3,14*0,5 = 1,57 м.
Максимальное нагружение одной сваи = P = (0,7*72 т/м2*0,196 м 2) + (1,57 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 18,67 т.
Расстояние между опорами = l = P/Q = (18,67 т)/(7,36 т/м) = 2,54 м.
Рекомендуется выбирать шаг свай приближенный к 2 м. В рассматриваемом случае оптимальным станет 2 вариант с фундаментами небольшого сечения и длины. Для более точного результата можно рассчитать расход материала во всех случаях и сравнить его.
Поскольку планируется строительство тяжелого кирпичного дома, в качестве рабочего армирования назначаем пруты побольше, диаметром 14 мм. Для изготовления поперечных хомутов используется арматура 8 мм.
Расчет железобетонного ростверка
Из массы дома, использованной при предыдущих вычислениях, необходимо вычесть массу свай. Получаем нагрузку в 208800 кг = 209 т.
Ширина ростверка = В = М/L*R = 209 т/ (32 м*72 т/м 2) = 0,1 м. Требуемая ширина ростверка меньше ширины стены здания. Назначаем величину конструктивно 0,4 м. Свесы стены с ростверка не должны быть слишком большими, максимальное значение 0,04м. Высоту ростверка также выбираем конструктивно 0,5 м. Остается назначить армирование:
- Рабочее принимается 0,001*0,6 м *0,5 м = 0,0003 м2 = 3 см 2 . По сортаменту подходят 4 стержня диаметром 10 мм, но по требованиям СП минимальное значение при длине стороны ростверка 6 м - 12 мм. Принимаем 4 прута диаметром 12 мм (два сверху и два снизу).
- Поперечное армирование диаметром 6 мм.
- Вертикальное армирование диаметром 6 мм (поскольку высота ленты менее 0,8 м).
Выполнение расчета позволит оптимально использовать материалы и рабочую силу на строительной площадке.
