Расчет расстояния между буронабивными сваями в свету

В проекте строительства здания расстояние между буронабивными сваями является результатом расчета с учетом всех местных условий. В этом случае исполнитель работ и заказчик соблюдают требования соответствующего раздела проектной документации, выполненной специалистами. Показатели для вычислений нормируются строительными сборниками по результатам анализа данных, полученных в ходе инженерно – геологических исследований участка застройки.

Влияние участка на параметры фундамента

Особенности при проектировании фундамента с использованием свай даны в СНиП 2.02.03-85:

• Длина выбирается таким образом, чтобы нагрузка приходилась на прочный слой, прорезая более слабые напластования;
• На просадочных почвах исследования для проектирования выполняются только специализированными организациями;

• 

  Исходя из сложности площадки бурят контрольные скважины с шагом не более 50 метров. На каждый контур отдельного здания не меньше 4 бурений. Допускается 3 скважины для площади подошвы здания до 1300 м².

• По результатам изучения гидрогеологического режима (подземные воды), составляется прогноз вероятного его изменения при возведении проектируемого сооружения. Все характеристики почв, которые могут меняться при замачивании, принимаются в расчет исходя из полного водонасыщения;
• В набухающих грунтах установка может проводиться как с полной прорезкой слоя набухания, так и без. В случае полного прохождения с опорой на не набухающие слои, соблюдения СНиП 2.02.01-83, подъем отдельных составляющих фундамента практически исключен;
• Дополнительно учитывается СНиП 2.01.09-91, когда строительство ведется на подрабатываемых площадях;
• Обязательно применение СНиП II-7-81* в сейсмических районах.

Проведение инженерно-геологических изысканий может значительно сократиться, если застройщик имеет опыт строительства на данном участке и ранее проводил исследования.

Основные показатели для расчета

Для буронабивных свай количество, размеры, расстояние между ними в свету выбирают исходя из следующих условий:

• Свойства грунта;
• Общий вес конструкции, включая сами опоры;
• Наличия в проекте цокольных, подвальных помещений;
• Прогноз изменения условий эксплуатации (возможность подтопления, подработки, техногенного и вибрационного воздействия соседних объектов);
• Климатическая зона (плюсовых температур или глубокого промерзания).

По результатам исследований показатели для почв и пород, климатического районирования берутся из таблиц. Удельный вес строительных материалов, для определения суммарного показателя, указан в справочниках.

При совпадении типовых показателей можно воспользоваться сводными таблицами. По сопротивлению почвы и диаметру столба определяется величина несущей способности одной опоры. Расчетная величина часто оказывается ниже фактической, полученной в результате испытаний. Это объясняется применением осредненных табличных значений величин.

При глубине до 3 м рекомендуется выбирать сечение бетонного стержня диаметром от 30 см (п.15.2.,СП 24.13330.2011;СНиП 2.02.03-85; п.1810.3.5.2.2, Международного строительного кода IBC -2009).Подошва колонны выступает на 100 мм. Пример: для 300-мм столба подошва – Ø 500 мм.

Сколько надо бурить

Рассчитаем минимальное количество точек распределения нагрузки на основе со значением несущей способности 4,5 кг/см². Вес постройки, включая весь фундамент, примем равным 140 000 кг. У колонны 40 см подошва составит 60 см. Следовательно, площадь нижней части одного элемента 2826 см². Для распределения всего веса потребуется (140000 : 2826)/4,5 = 11,0089. Всего 11 буронабивных стержней. Для сравнения одна такая опора Ø 40 см из бетона марки 100 выдерживает 40 т (100 кг/см²).

Важно не путать несущую способность бетонного изделия с такой же способностью площадки.

Распределение нагрузки

Каждая стойка в отдельности может просесть или быть выдавлена вспучиванием при промерзании грунта. В таком случае произойдет перераспределение нагрузки, нарушение устойчивости здания. Решение проблемы объединяет отдельные столбы в единой связке – ростверке, увязывающем лентой или плитой все элементы. Для этого из верхней части бетонных цилиндров выпускаются края армирующего каркаса. Конструктивное решение должно учитывать количество точек опоры, расстояние между ними в свету, расположение несущих стен. Материалом служит наливной или сборный железобетон, стальной профиль, деревянный брус. Проектируют, исходя из выбранной конструкции будущего дома. Стальное профиль не самый лучший выбор – металл подвергается агрессивному воздействию окружающей среды, поэтому нуждается в постоянном поддержании защитного покрытия. Больше всего достоинств имеет такое решение, как монолитная заливка. Для наборного варианта потребуется подъемный механизм. Да и подвижность у него выше.

Как посчитать шаг

Наибольшее расстояние между буронабивными опорами определают как отношение несущей способности сваи (Р) к нагрузке строения на один погонный метр фундамента (Q). В свою очередь, Р представляет собой суммарный показатель боковой поверхности и основания.

Росн = 0,7 * Rн * F,

где Rн — нормативная несущая способность, F — площадь основания буронабивной сваи, а 0,7 — коэффициент однородности грунта.

Рбок. пов-ти = 0,8 * U * fiн * h,

где 0,8 — коэффициент условий работы, U — периметр сваи по сечению, fiн — нормативное сопротивление грунта у боковой поверхности сваи, h — высота слоя грунта, контактирующего с фундаментом.

Разделив массу здания на его периметр, получим Qк примеру, 6,2 т/м. В размер приплюсовывается длина основания не только наружных, но и внутренних стен, находящихся под нагрузкой (если есть). Предварительно выберем сваю Ø 30 и длиной 3 м. Р= 12,31 т.

Максимальное расстояние составит 1,98 м.

Теперь начинаем привязку промежутка между опорами к геометрии проектируемого здания. Учитывать необходимо кратность сторон периметра расстоянию между столбами. Увеличить размер просвета можно, приняв расчетную деталь с большим диаметром или длиной (увеличиваем числовое значение Росн, Рбок. пов-ти).

При увеличении расстояния между опорами, растет сечение ростверка. Требуется больше бетона и арматуры. Рекомендуется просчитать несколько вариантов для оптимального расхода строительных материалов, сметной стоимости строительства.

Строительные правила рекомендуют соблюдать расстояние между буронабивными колоннами от 3 до 6 их диаметров. То есть, в свету минимальный зазор 2 диаметра. Уменьшение возможно, ноне рационально. При бурении не происходит такого сдавливания грунта, как при забивании. Однако, близкое расположение столбов (менее 1 м) распределяет нагрузку на поверхность основания с взаимным наложением зон деформации основания. Получаем принцип куста. При расчете трения по боковой поверхности в кусте учитывается только внешний условный периметр всего куста опорных стержней, что уменьшает общее значение этого показателя. Также растет напряжение деформации под подошвой, что может увеличить осадку. Взаимовлияние в кусте рассчитывается по СП 50-102-2003 (п.7.4.4).

Особенности самостоятельного строительства

Устройство фундамента из буронабивных составляющих несложно при строительстве своими руками. Ручным буром нужного диаметра выполнят скважину в 2 – 3 метра глубиной. Буронабивная основа может получаться сечением от 15 до 40 см. Технология ТИСЭ дает возможность применить специальный фундаментный бур для  получения скважины Ø 20 см с уширением на дне 40 см, 60 см возможно применение таких буров на приводных механизмах. Для уверенного прохождения в твердый слой залегающих пород, скважину бурят ниже уровня промерзания, где слои уплотнены. У средних, сухих грунтов несущая способность составляет 6 кг/см². Посмотрите видео, как рассчитать расстояние между сваями и разместить их.

Существенный плюс изготовления железобетонных составляющих при строительстве в одиночку –возможность приготовления малых объемов бетона для каждой заливки. Другие виды фундаментного устройства требуют единовременно гораздо большего количества готового раствора.

Потребность материалов для получения изделий с заданными свойствами видна из таблицы:

Подведем итоги

Когда строится здание с буронабивным свайным основанием, расстояние от одной опоры до следующей принимается из условий:

• Не меньше 1 м;
• От 3 до 6 диаметров сваи;
• На основании расчета. Нормы относятся к требованиям, а не к рекомендациям;
• Для нужного значения можно изменить в расчете параметры бетонного столба -площадь основания или боковой поверхности (глубину прохождения грунта);
• Результат практических исследований отличается от табличных данных;
• Застройщик, имеющий опыт работы на этом участке, сокращает затраты на подготовительные исследования и минимизирует вероятность просчета.