Руководство по расчету и проектированию свайного фундамента

Свайный фундамент имеет преимущество перед другими фундаментами – при его установке значительно сокращается объем земляных работ, а также отпадает необходимость в проведении дополнительных работ по подготовке основы под свайный фундамент. Свайный фундамент представляет собой погружение свай в грунт, а верхняя часть объединяется при помощи плит либо блоков. Читайте руководство по устройству свайных фундаментов. При правильном расчете свайного фундамента уменьшается расход материалов, по сравнению с другими видами фундаментов, а установка такого основания значительно проще.

На фото участок со свайным фундаментом
На фото участок со свайным фундаментом

Проектирование и расчет свайных фундаментов

Свайный фундамент делится на несколько видов:

  1. Одиночные сваи или сваи-колонны – устанавливаются под колонны или же при опорах, которые стоят отдельно и оказывают вертикальную нагрузку на фундамент.
  2. Кусты – устанавливается также под колонны с использованием двух и более свай, соединенных с ростверком.
  3. В виде ленты – такой фундамент представляет собой один или два ряда свай, либо сваи устанавливаются в шахматном порядке.
  4. Сплошной свайный ряд – такой тип свайного фундамента следует устанавливать под тяжеловесные сооружения.

Также существуют разные виды свай:

  • забивные;
  • бурнонабивные;
  • буроопускные;
  • висячие;
  • свай-стойки.
Выбор вида свай зависит от типа грунта, на котором будет возводиться свайный фундамент, а также от производимой нагрузки конструкции на фундамент.

В условиях слабых грунтов происходит сильное их сжимание, осадка и часто возникают нестабильные состояния, что приводит к деформации и разрушению возводимого на них сооружения. Для того чтобы предотвратить такую нестабильность тщательно разрабатываются проекты по установке свайных фундаментов в условиях слабых грунтов.

Также от условий грунта зависит выбор типа свай для фундамента и их установки. Любой проект свайного фундамента должен быть произведен с соблюдением всех требований НИИ и СНИПов.

При проектировании свайных фундаментов под колонны промышленного здания в расчет берутся сваи-колонны, выполненные из железобетона. Эти же сваи-колонны являются колоннами возводимого здания в надземной части конструкции. Данные сваи берутся длиной от 5 до 16 метров. Чаще всего данный тип свай используется для опоры различных сооружений, типа технологичных трубопроводов, а также для колонн одноэтажных промышленных зданий не выше 6 метров. Специалисты рекомендуют использовать сваи-колонны на ровном рельефе с глинистым грунтом либо песчаным грунтом средней плотности. В слабых грунтах использование таких свай не допустимо. Обзор характеристик свайного фундамента смотрите здесь.

Руководство по проектированию

Проектирование и расчет свайных фундаментов регламентируется СНиП 2.02.03-85. Читайте соблюдение СНИП и СП свайных фундаментов.

Проектирование свайного фундамента, также как и любого другого вида фундаментов, представляет собой достаточно сложный и важный процесс. От качества выполнения проекта зависит прочность и надежность основания для будущего здания. Для того, чтобы приступить к проектированию свайного фундамента потребуется наличие не только опытного и грамотного специалиста в этой сфере:

  • площадь здания;
  • конструкция будущего сооружения;
  • весовая нагрузка всей конструкции на грунт;
  • данные о геологическом и гидрогеологическом состоянии всей территории, на которой планируется установка свайного фундамента;
  • также соответствующая документация.

При отсутствии последних данных не имеет смысла вообще начинать заниматься проектом, так как строитель просто не смогут принять во внимание особенности участка под фундамент, а также и самого будущего строения. При наличии же всех необходимых сведений производится подбор о необходимости использования именно свай, а так же о выборе вида и конструкции свайного фундамента.

На снимке представлены сваи из железобетона
На снимке представлены сваи из железобетона

Схема, которой обычно придерживаются при строительстве свайного фундамента, выглядит следующим образом:

  • сбор и обработка всех необходимых сведений, изучение имеющихся параметров, расчет отметки нижних участков свайных элементов;
  • производится расчет ростверков, размеров выбранного типа свай и нагрузки на них, предполагаемой в процессе эксплуатации;
  • далее необходимо определить количество свай в основании, также выполнить техническое и экономическое подтверждение проекта;
  • затем производится планирование и расчет систем объединения, создание свайного поля с уточнением дины самих свай;
  • завершающий этап планирования свайного фундамента заключается в оформлении всех необходимых документов и бумаг, вычислении объемов будущих мероприятий, составлении сметы.

Примеры расчетов

Плитно-свайный фундамент на фото
Плитно-свайный фундамент на фото

Плитно-свайный фундамент является комбинированным, его использование заключается в том, чтобы оптимально распределить нагрузку по всему фундаменту, уменьшить число свай и использовать плиту-ростверк, а также снизить материалоемкость фундамента. Перед применением данного вида фундамента производится расчет осадка фундаментной плиты, дабы уменьшить возможность появления крена и большой осадки в будущем. Минимальный осадок, при котором принимается решение использовать плиту-ростверк – 2,5 – 3 метра, при том, что имеющаяся нагрузка меньше, чем расчетная несущая способность этих свай.Читайте руководство по строительству свайно-ленточного фундамента. Также при неравномерной осадке требуется установка данного типа фундамента. Для распределения равномерной нагрузки сваи устанавливаются с интервалом в 2 – 3 метра. В зависимости от вида грунта используются сваи различного диаметра, что связано с различным сжатием таких почв:

  • в грунтах с песком диаметр должен быть около 750 мм;
  • в глинистой почве – диаметр около 600 мм.
Свайный фундамент с ростверком предпочтителен на слабых типах грунтов для равномерного распределения нагрузки между сваями, что в свою очередь позволяет улучшить устойчивость всего сооружения.

Ростверк на свайном фундаменте может быть ленточным либо в виде монолитной плиты (плитно-свайный фундамент). Ознакомиться с инструкцией о том как сделать свайно-ростверковный фундамент можно здесь. По расположению над грунтом ростверки бывают:

  • висячие;
  • незаглубленные;
  • заглубленные в почву.

На выбор типа ростверка влияет такой фактор, как величина зимнего пучения грунта.

Ниже перечисляются основные аспекты, которые необходимо учитывать при расчете свайного фундамента с ростверками:

  1. Различные нагрузки и внешние воздействия на фундамент, расчеты должны соответствовать требования СНиП.
  2. Производится расчет несущей способности сваи.
  3. Также в расчетах следует учитывать характеристики используемых материалов, а также грунта на площадке под фундамент.
  4. Обязательно берется во внимание тип свай, которые планируется использовать, их вес и данные креновых нагрузок.
  5. В свайном фундаменте с ростверком обязательно берется во внимание как целая конструкция, так и по отдельности вертикальные и горизонтальные нагрузки, в том числе и изгибающие силы.
  6. Также стоит обратить внимание на отрицательные силы трения при осадке здание, это необходимо в том случае, если фундамент устанавливается в условия сложного грунта.

Существуют еще и другие показатели, которые возможно придется брать в расчет. Расчет проекта свайного фундамента необходимо доверять опытным специалистам, а не делать самостоятельно. Тогда все необходимые данные будут учтены в расчетах.

Расчет несущей способности свайного фундамента производится исходя из данных по несущей способности отдельно каждой сваи. А несущая способность каждой сваи в отдельности определяется либо исходя из условий сопротивления грунта в основании сваи, либо по условию сопротивления материала, из которого изготовлена свая. В результате будет использоваться наименьшее из полученных значений.

Расчет осадки

На схеме  приведен расчет осадки свайного фундамента
На схеме приведен расчет осадки свайного фундамента

Определения осадки свайного фундамента представляет собой расчет по предельным состояниям грунта.  В случае если расчетная величина меньше или равна предельной осадке, это считается оптимальным условием. В случаем несоответствия данному условию потребуется усиление фундамента при помощи увеличения длины свай. Нагрузка сваи на грунт рассчитывается исходя из:

  • свойств грунта;
  • длины сваи;
  • количества свай;
  • расстояния между сваями.

Существует ряд допущение, благодаря которому облегчается расчет, но и точность исходных данных снижается.

Расчет осадки свайного фундамента возможен методом послойного суммирования, то есть суммируются все слои грунта, на которые оказывает давление фундамент. Для такого расчет потребуется определить осадку каждого слоя грунта в отдельности по специальной формуле.

Специалисты считают, что метод суммирования достаточно объемен и громоздок и не является точным, так как имеет допущения. Рекомендуется использовать расчет  осадки свайного фундамента наиболее удобным и простым путем – методом эквивалентного слоя. Данный метод позволяет рассчитать степень осадки с учетом ограниченного бокового расширения. Или иными словами производится одномерная задача расчета осадки. Для расчета также используется достаточно сложная формула.

Видео

Смотрите на видео рекомендации по проектированию свайно-ростверкового фундамента:

Проектирование и расчет свайного фундамента достаточно трудоемкий процесс, требующий определенных знаний и опыта. Оптимальным решением будет доверить все расчеты профессионалам, дабы избежать в дальнейшем непоправимых ошибок.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ