Расчет несущей способности буронабивных свай

• В чем преимущество буронабивных свай?
• Технология использования буронабивных свай
• Расчет основных характеристик буронабивных свай
  • Несущая способность - главная характеристика буронабивной сваи
  • Материал изготовления
  • Стоимость свайного фундамента
• Расчет несущей способности свай

Любой человек, кто хоть раз приложил свои силы к строительству дома, знает, что основой долговечности и надежности здания является его фундамент. Однако создание надежного фундамента не такая легкая задача, как может показаться изначально.

Фундамент из буронабивных свай дешевле ленточного, и при этом надежней за счет расположения его ниже глубины промерзания грунта.

К подобным расчетам относится, к примеру, глубина закладки ленточного фундамента или несущая способность буронабивной сваи.

Если подстилающие грунты не доставляют особых проблем, то практически любой дом может обойтись обычным ленточным фундаментом. Другое дело, если грунты под местом строительства проблемные: торфяники, болотистые или сильнопучинистые. Строить дома на таких подвижных грунтах необходимо с осторожностью, соблюдая технологию. По мнению опытных строителей, оптимальной технологией закладки фундамента на проблемных грунтах является использование буронабивных свай, которые объединяются по верху ленточным монолитным фундаментом или ростверком.

В чем преимущество буронабивных свай?

Последовательность работ при строительстве буронабивного фундамента.

Свайный фундамент обходится гораздо дешевле, чем ленточный (до 20-50%) или плитный (до 2-4 раз). При этом буронабивные сваи опираются на устойчивую материнскую породу, расположенную ниже глубины промерзания, что исключает их движение в вертикальной плоскости при пучении почв. Исключение составляют такие почвы, материнские породы которых расположены глубже 8-10 м. На них в качестве фундамента целесообразнее использовать монолитную плиту, которая будет «плавать» вместе с подстилающими грунтами.

Набирающие в последнее время популярность винтовые столбы также опираются своим основанием на материнскую породу, однако они зачастую подвержены коррозии, так как цинковый или лакокрасочный слой на их поверхности истирается при вкручивании в землю. Для сравнения, срок службы винтового фундамента специалистами оценивается в 40-50 лет, тогда как фундамент из буронабивных свай способен служить гораздо больший срок. Свайно-винтовой фундамент может быть столь же долговечным, если металлические трубы заполнить изнутри бетоном, однако это резко повышает его стоимость и целесообразность.

Технология использования буронабивных свай

Главной особенностью использования буронабивных свай является их заливка непосредственно на месте строительства. Единственной сложностью является бурение скважин для заливки, так как это тяжелый ручной труд (тяжелая техника для бурения скважин не всегда может проехать до участка строительства при проблемных грунтах). Однако технологии не стоят на месте и строительный рынок предлагает множество решений для бурения скважин: от бензиновых до электрических непромышленных буров и бурильных установок. Особой надежностью обладают опоры с расширенной нижней частью, однако они более сложны в изготовлении.

Несущая способность буронабивных свай различного диаметра в зависимости от типа грунта.

Закладка фундамента такого типа представляет собой процесс бурения скважины необходимой глубины, в которую помещают каркас из арматуры. Армирование придаст свае прочность на изгиб или излом в горизонтальной плоскости. После расположения арматуры скважина заливается бетоном вровень с уровнем грунта или при необходимости выше него, но с сооружением соответствующей опалубки. Опалубку делают из подручных материалов (рубероида, асбестовой трубы или досок) на необходимую по проекту высоту.

Оголовок должен быть доступен для соединения с ростверком. Чаще всего над поверхностью оставляют окончание армокаркаса, который свяжет готовые опоры с ростверком.

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Несущая способность – главная характеристика буронабивной сваи

При создании свайного фундамента нельзя не учитывать такой параметр, как несущая способность каждой опоры, так как от этого зависит как расход материалов для их создания, так и количество самих столбов для надежной опоры здания.

Схема фундамента из буронабивных свай.

Несущая способность напрямую зависит от размеров столба. К примеру, буронабивная свая диаметром 300 мм способна выдержать нагрузку в 1,7 т, тогда как свая с диаметром 500 мм выдерживает уже 5 т. При незначительной разнице в размерах нагрузка отличается в разы.

Исходя из этого, правильный расчет опор обеспечивает надежный фундамент дома. Кроме того, от несущей способности каждой сваи напрямую зависит их количество и количество необходимого материала для их изготовления. Потому расчет количества буронабивных свай и оптимального расстояния между ними (еще один важный параметр свайного фундамента) является компонентом общего расчета свайного фундамента для строительства дома.

Материал изготовления

Как уже сказано ранее, показатель несущей способности буронабивной сваи зависит от ее размеров. Однако это не единственный критерий, применяемый для расчета несущей способности свайного фундамента. Не менее важно учитывать материал, из которого он изготовлен. Марка бетона, применяемого для заливки конструкции, напрямую влияет на прочность фундамента и выдерживаемые нагрузки.

Ориентировочная стоимость свайного фундамента.

К примеру, свая, залитая бетоном М 100, теоретически способна выдерживать нагрузку в 100 кг на 1 см? площади ее опоры. Этот показатель является достаточно высоким, так как свая квадратного сечения со стороной основания равной 20 см и площадью 400 см? должна выдерживать нагрузку в 40 т. Расчет показал, что несущая способность напрямую зависит от материала, из которого изготовлен фундамент.

Кроме того, важно учитывать не только ту нагрузку, которую может выдержать каждая свая, но и несущую способность самих подстилающих грунтов. Соответственно, при недостаточном количестве столбов и повышенной нагрузке на грунт фундамент может разрушиться из-за того, что отдельные сваи уйдут дальше на глубину.

Чем прочнее подстилающие грунты, тем меньшее количество опор необходимо для сооружения качественного фундамента дома. Кроме того, необходимо учитывать глубину промерзания почв на данном участке, уровень грунтовых вод, непосредственную длину конструкций, прочность арматуры и так далее.

Стоимость свайного фундамента

Все вышеперечисленные параметры влияют на количество и качество столбов, от которых зависит общая стоимость свайного фундамента. Пример расчета сваи: для заливки сваи диаметром 15 мм, заложенной на глубину 2 м, необходимо 0,035 м? бетона, 3 арматурных прута длиной 2 м с диаметром 12 мм и некоторое количество гладкой арматуры для их обвязки. С учетом того, что все эти материалы необходимо будет доставить до участка строительства, выходит, что стоимость каждой опоры (без учета работ по их бурению и заливке принимается условие, что все эти работы производились лично вами) равняется 180-200 руб., а общая стоимость фундамента будет равна результату от умножения этой цифры на общее количество опор.

Полученная цифра может быть скорректирована. К примеру, как уже говорилось, в строительстве применяются буронабивные сваи с расширенным основанием. Такое основание производится с помощью специального приспособления (плуга), которое надевается на наконечник бура. Плуг опускается в уже готовую скважину и вращением расширяет ее основание. Что же дает такой шаг? Обычная свая диаметром 200 мм выдерживает нагрузку в 1 т. Если же расширить ее основание до 300 мм, оставляя остальную скважину неизменной, то несущая способность увеличится до 2 т. То есть незначительное увеличение расхода бетона и специальное приспособление позволяет значительно сократить общее количество свай, что значительно снизит стоимость готового фундамента.

После того как будет известна нагрузка на фундамент, вычислена несущая способность с учетом грунтов и материалов и подсчитано необходимое их количество, определяется оптимальное расстояние между ними. Главным условием остается то, что они обязательно должны быть расположены по углам будущего здания и в местах перемычек внешних и внутренних стен.

На стоимость фундамента влияет и конструкция фундамента. Так, фундамент с ростверком будет дороже, чем без него, однако и прочностью обладать гораздо большей. При обвязке ростверком можно не опасаться того, что одна из свай поднимется или опустится под действием сил пучения, разрушая при этом целостность дома.

Если же грунты достаточно надежны, а глубина закладки позволяет не бояться пучения грунтов, то ростверк создавать необязательно.

Расчет несущей способности свай

Несущая способность каждой буронабивной сваи, которая определяет вертикальную нагрузку на нее, зависит от сопротивления материала, из которого она изготовлена, и сопротивления подстилающих грунтов. За основу берется наименьшее значение.

Несущая способность сваи, на которую действует осевая сжимающая нагрузка, определяется по формуле:

P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li,

где Р – несущая способность сваи; ko – коэффициент однородности подстилающего грунта; Rn – нормативное сопротивление грунта основанию опоры; F -площадь свайного основания, см?; U – периметр основания, м; kp – коэффициент рабочих условий; Fin -нормативное сопротивление грунта боковым граням столба; Li – толщина грунта, который соприкасается с боковой поверхностью столба, м.

Коэффициенты и нормативные сопротивления грунтов можно найти в приложениях СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Если подстилающий грунт неоднороден и состоит из нескольких слоев на протяжении длины сваи, то нормативное сопротивление грунта боковым граням рассчитывается для каждого слоя по отдельности и суммируется. При подсчете несущей способности в нагрузку необходимо включать вес самих свай и ростверка.

После того как несущая способность каждой сваи определена, рассчитывается их общее количество для фундамента здания. Следует учесть, что максимальным расстоянием между соседними сваями является 2 м, а минимальным – 3 диаметра скважины.

Когда количество и размеры столбов определены, выполняется их заливка. Бетон для заливки готовится непосредственно на месте, что снижает его стоимость.

Возведение фундамента из буронабивных свай сложное, но выполнимое мероприятие, которое вполне можно сделать самостоятельно. Расчет буронабивных свай – ключ к определению прочности фундамента. Главное – тщательно высчитать все параметры этой конструкции. Явным их преимуществом перед другими типами фундамента является то, что каждая свая заливается по отдельности, то есть нет необходимости в больших объемах замешиваемого бетона. Кроме того, заливка ленточного или плитного фундамента должна быть непрерывной, чтобы конструкция была монолитной. Каждую сваю нужно заливать также непрерывно, однако учитывая количество необходимого для этого бетона и времени, такая работа не доставит больших неудобств.