Расчет буронабивных свай для фундамента

Устройство фундамента ответственный этап строительства, экономить на котором крайне не рекомендуется. Пренебрегать рациональностью тоже не следует, ведь излишняя прочность сверх разумного запаса нецелесообразна в любой конструкции. Чтобы не выйти далеко за рамки бюджета и возвести фундамент с достаточной степенью надежности, перед началом работ следует провести расчет, результатом которого станут количественные показатели объема, стоимости и срока проведения работ.

Расчет количества свай

Буронабивные сваи, несмотря на свое название, представляют собой монолитные вертикальные стержни из железобетона, которые изготавливаются непосредственно на строительном участке способом бетонирования скважин. В качестве опалубки выступает непосредственно грунт стеновых поверхностей скважин в естественном состоянии, или усиленные глиняным шротом или обсадными трубами. Перед бетонированием скважины армируются путем погружения металлических пространственных каркасов в полость бурения. Несущая способность одной такой сваи определяется в зависимости от её геометрических характеристик, прочностных показателей использованных материалов и свойств грунта.

Для начала следует убедиться, подходит ли данный тип фундамента для устройства на осваиваемом типе грунта. Свайные фундаменты любого типа не рекомендуется устраивать на высокопучинистых, сыпучих, водонасыщенных и прочих нестабильных типах грунтовых оснований.

Чтобы обеспечить достаточную прочность и надежность будущих конструкций на таких грунтах, проводят ряд дополнительных довольно дорогостоящих мероприятий по усилению скважных отверстий.

Количество буронабивных свай будет зависеть от общей расчетной нагрузки здания на фундамент, а также от несущей способности отдельно взятого свайного столба. Расчет этого показателя ведется на основании данных, полученных в результате геологических и гидрогеологических изысканий, а также в соответствии с расчетными показателями прочностных характеристик по каждому из материалов, использованных при сооружении сваи. Прежде чем вести какие-либо математические вычисления, нужно определить геометрические характеристики свайной колонны.

Геометрические характеристики сваи

По итогам геологической разведки уже можно составить общее впечатление о внешних параметрах будущей сваи. Геология покажет насколько глубоко залегают грунтовые воды, как характеризуется грунт и какие напластования в нем присутствуют. Если тип грунта позволяет устраивать свайные фундаменты, то в зависимости от положения отметки грунтовых вод принимают глубину заложения скважин 1,5-2 метра. Такая глубина позволит сделать опирание на несущий слой непромерзающего грунта.

Уточнить глубину промерзания грунта можно сверившись с данными, которые находятся в СНиП 2.02.01-83*.

Данные об уровне нахождения грунтовых вод предоставляются вместе с остальными результатами геологических изысканий. Не рекомендуется использовать результаты исследования, полученные на соседних участках, поскольку грунт можно сильно различаться даже в пределах одного земельного надела. С учетом этого факта геологи обычно делают забор проб грунта из трех-четырех скважин, равномерно распределенных в пределах зоны строительства.

Ширина буронабивной сваи зависит от диаметра пробуренной скважины и изменяется в диапазоне от 15 до 40 сантиметров. Специализированные буровые установки могут пробивать скважные проходы переменного радиуса, что позволяет устроить уширения, увеличивающие несущую способность сваи.

Окончательный расчет свайного поля

Несущая способность двухметровой сваи, изготовленной из бетона марки 300 и арматуры диаметром 12 миллиметров, в зависимости от радиуса скважного отверстия, а также показатели необходимого объема бетонной смеси будут примерно такими:

Значения, приведенные в таблице, произведены для непучинистого грунта с глубиной промерзания, 1,1 метра и глубиной залегания грунтовых вод 1,6 метра. Для других сечений скважины при прочих равных характеристиках значения высчитываются экспоненциально, методом пропорции. Для других материалов, типов грунта и прочих условий строительства следует прибегнуть к методу расчета несущей способности отдельно взятой сваи в соответствии с методикой, приведенной в СП 24.13330-2011 пункт 7.1-7.6.

Общее количество свай будет зависеть от суммарной расчетной нагрузки здания на фундамент. Полученный результат необходимо будет разделить на показатели прочности одной сваи. Результатом деления, округленным в большую сторону, станет минимальное количество свай, необходимое для того, чтобы выдержать условленную массу. При этом нужно учесть, что минимальное расстояние между сваями равняется трем диаметрам скважин, а максимальное – два метра между осями свайных колонн.

Рассчитывать количество бетонной смеси следует с учетом степени усадки того или иного типа бетонного раствора. Информацию можно узнать у поставщика, или найти в сети в зависимости от марки бетона.

Для бетонов различной тяжести коэффициент усадки варьируется от 0 до шести миллиметров, что довольно существенно для фундаментных свай большого сечения.

На этом расчет буронабивных свай обычно завершается и можно приступать к устройству подземной части фундамента.

Расчет монолитного ростверка

После бурения скважин и замоноличивания фундаментных колонн, на устроенные выпуски арматуры вяжут каркас для ростверка, предварительно соорудив опалубку. Таким образом обеспечивается целостность работы надземной и подземной частей будущего фундамента. В качестве опалубки обычно используют деревянные сборные конструкции или готовые металлические или пластиковые несъемные опалубочные желоба. Геометрические характеристики ростверка не столь критичны, главное, чтобы обрез фундамента соответствовал ширине будущей стеновой конструкции, а высота не была меньше рабочего слоя бетона с учетом расположенной арматуры и защитного слоя. Посмотрите видео, как рассчитать ростверк.

При устройстве монолитных конструкций очень важно соблюдать поточность производства – образованные длительным перерывом в монтаже так называемые холодные швы станут слабыми местами бетонного камня и могут привести к внезапному разрушению конструкции. Поэтому рекомендуется устраивать колонны и ростверк поэтапно, чтобы разделить объем.

Объем бетона, необходимого для устройства ростверка, рассчитывается в соответствии с геометрическими характеристиками будущего железобетонного пояса. Также следует учитывать коэффициент усадки бетона и добавлять 5% к расчетному объему, заказывая материалы. Вполне реальна и повсеместно используется технология приготовления бетонной смеси на месте с помощью бетоносмесителя, но рациональнее заказывать доставку готовой смеси с предприятия ЖБИ или ближайшего бетонно-растворного узла. Это позволит дополнительно ускорить процесс устройства фундамента.