Классификация свайных ростверков по степени заглубления
По отношению к поверхности земли ростверк может быть:
- Заглубленным – лента опущена в почву на определенную глубину. Как правило, ленточный ростверк комбинируют с бетонными и железобетонными сваями, заглубленными в грунт ниже линии промерзания. Несмотря на значительные финансовые и трудовые затраты, такой фундамент может оказаться единственным подходящим вариантом для строительства тяжелых сооружений.
- Наземный – тип ростверка, который опирается на поверхность земли. Подходит для грунтов несклонных к пучению.
В противном случае остается риск преждевременного износа фундамента в результате разрушающих сил морозного пучения почвы.
- Висячий – ростверк, между нижней поверхностью которого и нулевым уровнем участка остается воздушный зазор. Такой подъем, как правило, составляет более 10 см над уровнем земли.
Благодаря висячему ростверку, вертикальные силы морозного пучения не воздействуют на ленту. В противном случае в ростверке могут образоваться трещины или произойдет разрыв между верхней и нижней частью основания.
Как рассчитывается минимальная высота и что на нее влияет?
После размещения на плане точек под опоры, переходят к проектным расчетам для ростверка фундамента. Габариты ростверка не должны быть меньше размеров конструкции, которая на него опирается.
При проектировании сооружений I степени ответственности к расчету минимальной высоты ростверка подходят, исходя из несущей способности опорной конструкции. За основу берут условие:
где:
- a1 и a2 – безразмерные коэффициенты;
- bk и dk – размеры сечения сваи;
- c2 и c1 – расстояние от граней, соответствующей размерам и к ближайшим сваям;
- h1 – рабочая высота сечения ростверка;
- Rp – боковая поверхность пирамиды продавливания, принимая от верха арматурной сетки до дна стакана.
Правила расчета по приведенному образцу подробно описаны в Рекомендациях по расчету железобетонных ростверков свайных фундаментов.
В малоэтажном строительстве принимают условную высоту ростверка, равную 30-40 см, на практике это величина может выходить за указанные пределы.
Фактически параметр зависит от ряда факторов:
- географических условий участка;
- климатических условий в регионе;
- конструктивных особенностей возводимого сооружения;
- материала, из которого изготовлен фундамент;
- варианта установки опорной конструкции;
- способа воздействия фундамента на грунт и т.д.
Об устройстве свайно-ростверкового фундамента и расчетах конструкции читайте в этой статье.
Необходимая ширина
Ширина ростверка принимается равной ширине цоколя или толще него. Если в доме не планируется цоколь, то ширину выбирают, основываясь на толщине внешних стен по такому же принципу. При этом ширина лента не может быть уже 40 см.
Расчет свай и ростверка
Каким будет расстояние между сваями, показатель их несущей способности и глубина монтажа, зависит от предварительных расчетов. Если правильно определить количество опор и способ их расположения, можно сделать фундамент прочным и долговечным. Между сваями традиционно оставляют промежуток 1-1,5 м. Глубина погружения опор равна 1,5-2 м.
Особое внимание обращают на расчет ростверка. Именно он определяет надежность основания
Обычно высота этого элемента не превышает 25 см. Ширину определяют по ширине цоколя или толщине наружной стены. Минимальное значение – 40 см.
Отдельно следует выполнить расчет ленты на изгиб. Его производят по граням опоры в сечениях, наружным граням подлокотника. Для этого используется формула:
Для всех сечений рассчитывают суммарный изгибающий момент. При этом учитывают моменты от реакций свай и локальных нагрузок на свес ростверка.
Расчет основания на сваях следует доверить опытному инженеру-строителю. Его не получится сделать самостоятельно. Только после получения необходимых данных можно приступать к монтажу.
Монтаж ростверка
Применение столбчато-ростверкового фундамента допускает, чтобы ростверк был смонтирован как из монолитного, так и из сборного железобетона. Часто можно услышать разнообразные мнения по поводу того, на каком расстоянии от земли должен непосредственно находиться ростверк. Но глубина его заложения определяется несколькими параметрами. Например, недопустимо монтировать ростверк впритык с уровнем земли, когда на участках преобладаю рыхлые и пучинистые грунты.
Вторым этапом изготавливают металлический каркас, который закладывается в форму и приваривается к концам оставленной арматуры самих опор. Далее заливают раствор, удаляя из него воздух. Когда раствор полностью затвердеет, опалубку снимают, вместе со слоем песка. В результате столбчато-ростверковый фундамент, который может прослужить много десятков лет полностью готов. Самое главное соблюдать все расчеты и требования, особенно когда ведутся изыскания грунтов на участке под постройку.
Виды
Существуют разные варианты конструкции свайно-ростверковых оснований, различающихся по соответствующим признакам:
- Материал ростверка. Бывают деревянные, металлические и железобетонные конструкции. Выбор обычно бывает обусловлен весом и размерами постройки, особенностями климата и прочими внешними причинами.
- Высота конструкции. Различают погруженные в грунт и расположенные на дневной поверхности виды. С точки зрения долговечности и сохранности материалов предпочтительнее внешние конструкции, не имеющие контакта с грунтовой влагой. Погруженные в грунт — только железобетонные варианты, древесина и металл в таких условиях подолгу не служат.
Практика показывает, что погружение бетонной ленты в грунт нецелесообразно. При этом, открытый ростверк образует воздушный холодный зазор под перекрытием первого этажа, что затрудняет подвод коммуникаций и требует устройства специальных гидроизолированных траншей.
Это увеличивает трудозатраты и повышает расход материалов.
Назначение и функции.
Устройство свайного ростверкового фундамента. Сваи оптимальны на участке со сложным рельефом.
При проектировании собственного частного дома обязательно нужно разобраться, что это такое свайный фундамент с монолитным ростверком, и подходит ли он для этого конкретного случая.
В качестве несущих опор сваи являются оптимальным вариантом в сложных геологических условиях, когда силы пучения оказывают значительное воздействие на подземные конструкции, а большой уровень промерзания потребует заглубления монолитной ленты свыше 2 м.
На схеме показано, как работает конструкция свайного ростверка:
Свайно ростверковый фундамент плюсы и минусы фото.
Технология изготовления отличается от обычной установки здания на сваи тем, что все опоры связываются в единое основание цельным поясом, принимающим и распределяющим нагрузки на столбчатые опоры.
Виды ростверка.
Виды ростверка. Ростверк соединяет сваи между собой.
Проектным расчетом, исходя из условий участка и общего веса здания, выбирают, какой вид свайно-ростверкового фундамента целесообразно применить.
На решение оказывает влияние необходимость устройства под венцом вентилируемого подполья, возможность подтопления паводковыми водами, уклон (рельеф) площадки.
Исходя из таких условий, определяют высоту ростверка свайного фундамента:
Свайно ростверковый фундамент плюсы и минусы.
Низкий ростверк имеет достоинства ленточного фундамента.
Устройство свайного ростверкового фундамента.
Низкий ростверк является комбинацией незаглубленного ленточного фундамента со сваями, что существенно повышает надежность, жесткость, устойчивость всей несущей конструкции.
Этот вариант сочетает достоинства свайного и ленточного типа фундаментов, при том, что объединение значительно компенсирует недостатки, проявляющиеся по отдельности:
- весовая нагрузка здания передается на фундаментную бетонную ленту и за счет наличия армирующего каркаса перераспределяется на всю площадь опоры;
- монолитная низкая лента опирается своей нижне частью между сваями на подушку (грунт), обеспечивая площадь контакта с опорой по всему периметру;
- зимой воздействие сил у поверхности компенсируется заглубленными столбами свай.
Высокий ростверк. Повышенные ростверки применяют на сложных неустойчивых почвах.
С повышением уровня грунтовых вод растет высота бетонного ростверка относительно поверхности почвы.
Повышенный тип используют на плывунах, торфяниках, карстовых, лесовых, плодородных почвах, толщиной больше 1,4 м.
Такое расположение исключает воздействие боковых сил на монолитный ростверк, а сваи являются не только опорами, но и якорем в подвижных породах.
Устройство такого фундамента сокращает объемы производства земляных работ, потребует меньшего количества материалов и денежных затрат, чем бетонная лента или плита. При монтаже монолитный железобетонный ростверк потребует точного соблюдения проектных размеров и технологии производства работ.
Материал для ростверка.
Деревянный брус — наиболее дешевый материал.
Основой для ростверка под свайный фундамент выбирается сырье, способное по своим характеристикам длительно выдерживать постоянную и переменную нагрузки, заложенные в проектный расчет дома.
Прочный ростверк на сваях изготавливают из таких материалов:
- стальные профили (швеллер, двутавровая балка);
- деревянный брус (оцилиндрованное бревно);
- бетонное (железобетонное) литье.
Низкий свайно-заглубленный фундамент может быть только с бетонным ростверком.
Материал для ростверка.
Бетонные конструкции применяют для тяжелых домов.
Высокими делают металлические ростверки, так как при своей большой прочности они нуждаются в защите от влаги.
Железобетонный тип, возвышающийся над землей, применяют при постройке достаточно тяжелых домов, так как на высоте бетонирование потребует хорошей опалубки.
Как опирают свайный фундамент с ростверком из разных материалов на сваи представлено на схеме:
Свайно ростверковый фундамент плюсы и минусы.
Перед тем, как рассчитать несущую способность свайных фундаментов с учетом общей нагрузки, надо принять к сведению, что запас прочности для них должен составлять 1,4 (в других типах оснований обычно рассчитано на 1,2).
Классификация элементов конструкции и технология возведения
Типичный свайно-ростверковый фундамент.
Сваи – виды и особенности
По материалу изготовления различают железобетонные, деревянные и металлические сваи:
Деревянные используют в основном под постройку зданий из того же материала, часто это хозяйственные постройки, беседки, бани. Для возведения жилых помещений обычно обустраиваются более долговечные фундаменты. Установка может производится как одиночно, так и группами по 3-4 столба в связке для повышения прочности и несущей способности.
Металлические сваи могут быть забивными или винтовыми, но чаще встречается второй вариант. Винтовой свайный столб представляет собой металлическую трубу, погружной конец которой выполнен в виде конуса с винтовой лопастью для завинчивания. Конусовидный наконечник может быть литым или приварным. Литые сваи более надежны и долговечны, так как у них нет сварного шва, прочность которого снижена. Стальное изделие обязательно проходит процесс обработки антикоррозийным покрытием, а в процессе монтажа полость трубы заливают бетоном. Срок службы такого фундамента может достигать до 400 лет.
Железобетонные сваи изготавливают из армированного бетона, на предприятии (забивные) либо непосредственно на участке (набивные).
Железобетонные забивные сваи.
По методу установки сваи разделяют на несколько категорий:
- Забивные. Установка производится при помощи специальной техники – сваебойных машин, вибропогружателей и оборудования, которое производит установку путем вдавливания столба в грунт. При использовании этого типа свайных столбов земляные работы могут не проводиться вообще, либо снимается только дерн.
- Винтовые. Устанавливаются путем вкручивания, вручную при помощи кабестана, либо, в массовом строительстве, с использованием спецтехники.
- Буронабивные. Монтаж представляет собой три этапа: бурение скважины, установка осадных труб с арматурой и бетонирование.
Ростверк – классификация и особенности
Один из вариантов ростверкового фундамента.
По материалу изготовления ростверки бывают:
- железобетонными заливными;
- деревянными;
- из готовых ЖБИ-изделий;
- металлическими.
По расположению относительно грунта:
- висячими (обустраиваются на некотором расстоянии от земли) ;
- мелкозаглубленными (погружаются в грунт на небольшую глубину);
- заглубленными (основательно погружаются в землю; выполняют не только связующие функции, но и участвуют в распределении нагрузок на грунт наравне со сваями).
Ростверковый каркас из бруса.
Чаще всего в строительстве используются висячие ростверки. Они приподнимают здание над землей, а монтаж отличается простотой и небольшой стоимостью.
Фундамент с заглубленным ростверком используют редко – по сути, он сам и его обустройство напоминает ленточный тип оснований, только укрепленный свайными столбами. Это значит, что процесс монтажа усложняется – рытье котлована, обустройство дренирующей песчаной подушки и т.д
Перед установкой свай проводятся подготовительные работы.
Этап 1 – Подготовительный
Включает в себя:
- геологические исследования;
- расчет последующих нагрузок и планировку расположения свай;
- составление проекта и необходимых чертежей.
Этап 2 – Подготовка территории
Разметка участка под свайный фундамент.
Включает в себя:
- очистка местности под постройку;
- снятие верхнего слоя почвы (при необходимости);
- разметка территории согласно планировке – отмечаются места расположения внутренних и внешних свай.
Этап 3 – Монтаж свай
Забивание железобетонной сваи в грунт.
Включает в себя:
-для забивных:
- установка столбов с помощью сваебойной техники;
- выравнивание надземной части столбов путем подрезания до нужного уровня.
-для буронабивных:
- бурение отверстий;
- установка труб и армирование;
- бетонирование.
Полы по грунту
Полы по грунту применяют при создании конструкции ростверка, погруженной в грунт. Если имеется воздушный зазор, создание пола по грунту становится слишком сложным, неэффективным и нецелесообразным.
Внутренняя часть ленты засыпается слоем песчаной подушки. Затем на нее укладывают слой геотекстиля и засыпают щебень, на который через дополнительный слой геотекстиля насыпают слой щебня.
Всю засыпку последовательно уплотняют, добиваясь максимально возможного результата. Затем заливают слой стяжки, на который укладывают теплоизолятор.
Поверх него вновь заливают стяжку, внутрь которой монтируют систему теплого пола.
На эту стяжку можно настилать финишное покрытие. Пирог пола получается достаточно многослойный, но он обеспечивает качественный обогрев и препятствует теплопотерям из-за контактов с грунтом.
Размеры опор
Изготовление винтовых свай в заводских условиях регламентируется положениями ГОСТа, созданными на основании многочисленных лабораторных испытаний, расчётов и практических наблюдений. Прежде всего, нормативами определяются марки стали, допустимые для производства опор, их длина и диаметр. От этих параметров полностью зависят долговечность их эксплуатации и несущая способность.
Стандартными размерами винтовых свай, согласно ГОСТ, являются:
Диаметр
- 57 мм;
- 76 мм;
- 89 мм;
- 108 мм;
- 133 мм;
- 159 мм.
По длине они могут быть от 1,6 до 12 м.
Технические характеристики
Ключевым параметром для определения несущих способностей служат размеры винтовых свай, прежде всего, их диаметр. Длина же опоры может регулироваться путём обрезки непосредственно на строительном участке. Таким образом, диаметр сечения является основным параметром сваи, от которого отталкиваются при проектировании несущего фундамента для будущего здания. Зная несущую способность винтовых свай, архитектор-проектировщик сможет вычислить минимально допустимое сечение опоры и расстояние между ними.
Типы свайных опор
57-мм
Принимаемая за среднюю величину несущая способность винтовых свай такого типа составляет 0,8 т. Подобные опоры широко используются для возведения деревянных, каркасных и прочих облегчённых малоэтажных строений на просадочных и пучинистых грунтах.
Также 57-мм сваи могут применяться при необходимости возвести постройку на участке, имеющем значительный уклон. Как правило, заглубление стоек подобного диаметра производится вручную при помощи рычага-сваекрута.
89-мм
Винтовые сваи подобного диаметра могут выдерживать, при условии установки на прочном грунте, до полутора тонн внешних нагрузок. Область применения опор такого сечения – бревенчатые, брусовые или газобетонные строения в 1 – 2 этажа, возводимые на насыпных грунтах, болотистых почвах или на участках с высоким уровнем грунтовых вод. Процесс заглубления происходит, в зависимости от прочности грунта, либо вручную, либо с применением техники.
108-мм
Несущие способности 108-мм винтовых свай достигают 3 – 3,5 т. Благодаря этому они могут воспринимать гораздо большие нагрузки: на подобном фундаменте можно строить одноэтажные кирпичные или железобетонные строения, ангары с металлическими каркасами, складские помещения и т.д. Монтировать такие фундаментные конструкции без использования специализированной техники весьма затруднительно, особенно, если глубина опускания составляет 5-10 метров.
Винтовые стойки различного диаметра
133-мм
Данный тип свай обладает самой высокой несущей способностью, превышающей 6 т на одну опору. Они могут использоваться для возведения массивных особняков, коттеджей и загородных домов из кирпича, камня или монолитного железобетона. Заглубление опор, имеющих такой диаметр, на сколько-нибудь значительную глубину без спецтехники невозможно из-за большой массы сваи и увеличенной силы сопротивления грунта.
На видео показано, как можно самостоятельно с применением подручных материалов и инструментов сделать лёгкие винтовые сваи для забора. Впрочем, опоры подобной конструкции вполне подойдут и для строительства лёгких хозяйственных построек: бани, сарая и гаража. https://www.youtube.com/watch?v=Hc85ryUtkhU С помощью винтовых свай можно создать недорогое и, главное, прочное и долговечное основание для малоэтажной постройки практически любого типа. Необходимо лишь правильно произвести вычисления общего веса будущего строения и в соответствии с этим правильно выбрать тип опоры.
Достоинства и недостатки
Свайно-ростверковый фундамент является единой системой, состоящей из ростверка и опор.
Благодаря наличию в конструкции бетонной основы, укрепленной армированными элементами, основание выступает надежной опорой для зданий и характеризуется некоторыми преимуществами.
- Высокая экономическая выгода. Установка не требует больших финансовых затрат, так как земельные работы сводятся к минимуму.
- Устойчивость. Большая несущая способность дает возможность возводить многоэтажные здания с использованием в их отделке тяжелых строительных материалов.
- Расширенный охват строительства. По сравнению с другими видами фундаментов застройки территорий можно выполнять на любых типах грунта, которые не подходят для закладки традиционных оснований. Трудная геометрия ландшафта, косогоры и склоны не являются преградой для работ.
- Возможность формирования набивных свай отдельно от ростверка. Благодаря этому нюансу бетонная смесь значительно экономится. Кроме этого, можно использовать как готовый, так и самостоятельно приготовленный раствор.
- Удобное расположение свай с кабельными линиями и подземными трубопроводами. Это упрощает создание проекта и не нарушает функциональность настроек.
- Высокая прочность. Монолитная связка ростверка и опор защищает конструкцию от усадки грунта, поэтому строение при эксплуатации не ломается и не деформируется.
- Отсутствие подготовительных работ. Чтобы заложить свайно-ростверковый фундамент, нет необходимости формировать котлован, что упрощает строительный процесс.
- Хорошая теплоизоляция. Пространство между землей и основанием благодаря повышенному обустройству ростверка не пропускает холодные потоки воздуха – это сокращает тепловые потери и делает здание теплым.
- Отсутствие риска затопления. Свайные конструкции, возвышенные над поверхностью земли до двух метров, защищают строение от возможного подтопления.
- Простота установки. Обладая минимальными строительными навыками, такой фундамент вполне реально воздвигнуть своими руками, не прибегая к помощи мастеров и не используя землеройные устройства.
- Небольшие сроки работ.
Помимо достоинств, у этого вида фундамента имеются и минусы:
- Невозможность строительства на каменистой почве – твердые минеральные породы делают невозможной установку свай.
- Проблематичный монтаж на участках с горизонтальным смещением. Не рекомендуется осуществлять работы на почвах, которые могут просесть, иначе нарушится устойчивость опор, и грунт провалится.
- Для зданий, строительство которых планируется в суровых климатических регионах с низкой температурой, придется продумать дополнительные мероприятия по укладке высококачественной теплоизоляции.
- Не предусмотрены такие основания для реализации проектов домов с подвалом и цокольным этажом.
- Сложность расчета несущей способности опор. Самостоятельно просчитать этот показатель трудно. В случае малейших неточностей фундамент может дать перекос, и в результате изменится геометрия всей конструкции.
Несмотря на недостатки, свайно-ростверковый фундамент хорошо себя зарекомендовал у строителей и получил только положительные отзывы владельцев домов.
Пошаговая инструкция по монтажу своими руками
Рассмотрим порядок действий по монтажу железобетонного ростверка, расположенного на высоте 30 см над уровнем грунта (один из наиболее сложных вариантов).
Порядок действий:
Подготовка
Производится очистка и планировка участка (если это необходимо). Удаляют все посторонние предметы, растения и прочие помехи.
С помощью колышков производят разметку участка. Для забивных свай она заключается в установке одного колышка на оси опор, для буронабивных отмечаются линии внешнего и внутреннего периметра. Также для них необходимо предварительное бурение скважин, которое производится по результатам пробного бурения.
Оно определяет глубину залегания плотных слоев грунта и производится в любом случае, так как дает возможность определить длину стволов.
Установка свай
Забивка свай производится с помощью специальных машин.
Необходимо составить схему погружения, чтобы готовые сваи не отсекли точки установки следующих опор.
Обычно установку производят по спирали или змейкой, последовательно переходя от одной точки к другой.
Для буронабивных свай производят гильзование скважин (погружение трубы из свернутого рубероида или куска пластиковой трубы нужного диаметра). Затем собирают и опускают в скважину армпояс, размеры которого надо выбрать так, чтобы он легко входил в отверстие.
Длина арматуры должна превышать длину скважины, чтобы впоследствии ее можно было жестко связать с армпоясом ростверка. Затем производится заполнение скважины бетоном и выдержка в течение положенного времени (28 дней).
Строительство опалубки
Для постройки опалубки не обязательно выжидать срок затвердения бетона в скважинах. Если использованы забивные сваи, то обычно выжидают около недели, чтобы ствол «обсосало» (строительный термин, обозначающий восстановление грунта и плотное прилегание к боковым стенкам).
Опалубка представляет собой род длинного деревянного лотка, внутренние размеры которого повторяют форму будущего ростверка.
Сборку производят из обрезных досок, стараясь не допустить образования щелей и промежутков.
Высота опалубки должна несколько превышать высоту ростверка. Для жесткости нижнего отдела на землю устанавливают ряд подпорок, исключающих прогиб днища опалубки. Внутренняя часть устилается полиэтиленом, препятствующим выход воды или материала из опалубки.
Создание армпояса
Арматурный каркас создается по обычной технологии — рабочие стержни с помощью гладкой вспомогательной арматуры устанавливаются в нужном положении согласно проектной схемы и общих правил.
Важным моментом является жесткое соединение арматуры свай и армпояса ленты, для которого лучше всего использовать сварку. Остальные элементы соединяют путем вязки мягкой проволокой.
Заливка бетона
Заливку бетона производят после окончательного затвердения бетона в сваях.
Это важно, так как вес железобетонного ростверка очень велик и способен деформировать не застывший бетон. Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости
Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой
Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости. Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой.
Через 10 дней снимают опалубку, после чего выдерживают ленту до полного застывания, которое наступает через 28 дней после заливки.
