Какая глубина необходима для заложения свайного фундамента и как ее определить?

Подготовка к расчетам

Данные, которые будут использоваться для подсчета несущей способности свай, получают после проведения геологических процедур и расчета планируемого давления на постройку. Сбор этих данных крайне важная работа, так как именно от них зависит правильность результата подсчетов.

Таблица, которая позволяет определить разновидность грунта по характеристикам.

При подсчетах необходимо учитывать большое количество разнообразных характеристик почвы. Информацию по этим данным можно найти в СНиП, где она разделена по климатическим зонам и представлена в разном виде.

Определение несущей способности свай не может базироваться на данных, собранных на соседних участках.

Даже в пределах одной земельной территории геологические показатели могут довольно сильно варьироваться. Несколько скважин по периметру участка, позволят собрать детальную информацию о качестве грунта. Ошибка в сборе данных может привести к довольно неприятным последствиям.

Вычисление массы постройки проводится с учетом климатического фактора, размещения здания на поверхности относительно направления потоков, количества осадков зимой, веса строительных материалов и оборудования.

Нормативно-технические положения, СНИП

Специалистами для правильного расчета глубины заложения фундамента были разработаны разные технические документы, расчеты и нормативно-правовые акты, которые отражены в СНиП «Основания зданий и сооружений». В них учитываются все факторы и подготовлены примерные расчеты, а также экологические нормы и особенности возводимых фундаментов на специфических грунтах.

Особенности	Песок (мелкий, пылеватый)	Суглинки, глина	Супесчаный грунт	Крупнообломочные, пески гравелистые, крупной или средней фракции
Расчет расстояния во время промерзания почвы от уровня грунтовых вод	Должен фундамент располагаться на глубину более 2 м по расчету от уровня промерзания	Возможна закладка меньше расчетной глубины, так как такой грунт более стойкий	Должен фундамент располагаться на глубину более 2 м по расчету от уровня промерзания	Не нормируется уровень
Глубина заложения для 2-х и 1-но этажных домов	Не менее 50 см, используют независимо от промерзания почвы	Только с учетом степени промерзания и не меньше	Не меньше чем 70 см или ¾ ч промерзания почвы	Не менее 50 см, используют независимо от грунтового промерзания

Также следует учитывать сейсмическую зону, источники динамических воздействий и других факторов, которые оказывают большое влияние на движение грунтов.

Глубина свай под дом: как правильно выбрать

Чтобы построить надежный фундамент для дома или хозяйственных помещений, необходимо правильно определить глубину его залегания. Для свайного основания потребуется рассчитать длину опор.

Условия строительства

Глубина заложения сваи фундамента определяется на основе данных гидрогеологических изысканий, проводимых на месте возведения объекта. При этом учитывают такие факторы, как:

• физико-механические свойства грунта и возможность их изменения в процессе строительства и эксплуатации дома;
• расположение подземных вод;
• максимально вероятный уровень осадков в течение весны и осени;
• склонность почвы к вспучиванию в зимний период;
• глубина промерзания.

Помимо гидрогеологических характеристик участка при расчете уровня залегания свайного основания имеют значение архитектурные и конструктивные особенности сооружаемых объектов. монтаж свай Монтаж свай

Среди них можно выделить:

• вид здания, количество этажей и наличие подвальных помещений;
• уровень залегания несущих конструкций окружающих строений;
• величина и характер предполагаемых нагрузок, которые будут воздействовать на фундамент после введения объекта в эксплуатацию;
• расположение инженерных коммуникаций.

После проведения анализа гидрогеологических и инженерно-архитектурных условий строительства выбирают тип и материал свай, определаются с их конструкцией и рассчитывают диаметр сечения, количество и длину.

Виды и характеристики почвы

Поскольку свойства грунта оказывают существенное влияние на выбор технологии строительства зданий, то при закладке свайного фундамента обращают внимание на прочность почвы и ее устойчивость к сжиманию. При возведении дома или хозяйственных сооружений можно воспользоваться традиционными технологическими картами, разработанными для определенной местности

Однако стоит учитывать, что они актуальны для объектов промышленного и гражданского строительства

При возведении дома или хозяйственных сооружений можно воспользоваться традиционными технологическими картами, разработанными для определенной местности. Однако стоит учитывать, что они актуальны для объектов промышленного и гражданского строительства.

Более точные данные получают, исследуя почву непосредственно на площадке.

Еще одной характеристикой грунта является глубина промерзания, которая влияет на уровень закладки основания.

Она зависит от месторасположения строительства, вида почвы на участке и теплотехнических параметров дома. Если возводимое здание предполагается отапливать, то уровень промерзания грунта снижается на 20-30 %.

Ошибки в определении основных параметров грунта и возможное его проседание могут стать причиной деформации основания дома, появления трещин на поверхности и повреждения несущих конструкций.

Расположение грунтовых вод

Не менее важным параметром наряду со свойствами почвы на строительной площадке является уровень грунтовых вод. расположение грунтовых вод Расположение грунтовых вод

Если он расположен достаточно низко относительно основания, то глубина его заложения определяется с учетом вида и характеристик грунта. При высоком уровне подземных вод все расчеты проводятся на основе данных о промерзании почвы

Кроме того, следует обращать внимание на динамику содержания влаги в почве

В качестве дополнительной защиты от влаги нужно предусмотреть гидроизоляцию несущей конструкции.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи, проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

1. Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
2. Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
3. Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
4. Вворачиваются оставшиеся сваи.
5. Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
6. Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
7. Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Особенности ростверка

Ростверк является частью фундамента, которая объединяет верхние части свай. Он принимает всю нагрузку, которую создает конструкция, а за счет своего устройства замкнутого типа он ее равномерно перераспределяет на все сваи. Ростверк бывает таких типов:

1. Бетонным.
2. Железобетонным.
3. Металлическим.
4. Деревянным.

Также железобетонные и бетонные можно разделить на две подкатегории – высокие и низкие.

Первые располагаются существенно выше уровня земной поверхности. Очень часто ростверки изготавливают из металла – в ход идут квадратные металлические трубы, швеллеры с большим сечением. А вот устройство бетонного ростверка оказывается намного сложнее.

Расчет буронабивного фундамента

Предварительные значения глубины заложения (длины стержня) и сечения сваи берут из рекомендаций СНиП «Свайные фундаменты». Короткие сваи (меньше 3 метров) принимают сечением 30 см и т.д.

Формула для вычисления несущей способности – Р = Р1 + Р2, где

• Р1 – несущая способность основания;
• Р2 – боковой поверхности.

Р1 = 0,7 х R х F, где

• R – несущая способность нормативная (табличное значение);
• 0,7 – табличный коэффициент однородности грунта;
• F – площадь основания сваи.

Р2 = 0,8 х U х f x h, где

• f – нормативное сопротивление стенок (из таблиц);
• h – толщина рабочего слоя;
• U – периметр сечения;
• 0,8 – коэффициент условий работы.

Нагрузка на п.м. фундамента определяется по формуле Q = M/U, где

• М – сумма нагрузок (см. выше);
• U – периметр дома. Если в доме будут внутренние стены с собственным фундаментом, их длину добавляют к периметру.

Шаг установки свай определяют как P/Q. Число свай – периметр дома, поделенный на эту цифру. Дальше можно посчитать необходимое количество бетона и арматуры. Вычисления выполняют несколько раз, варьируя длину и сечение сваи.

Ниже – пример расчета буронабивных свай для заданных параметров сооружения.

Аренда буровой установки для буронабивных свай

Буронабивные сваи с уширением

Испытания буронабивных свай

Определение глубины заложения фундамента: сколько для какого грунта

Сколько будет глубина фундамента, определяет тип грунта за застраиваемом участке. Расчет глубины заложения фундамента начинается с определения ряда факторов, например, для какого грунта будет выбираться тип основы для дома и какие материалы потребуются.

Песок, в зависимости от величины частиц, бывает нескольких видов: гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий и пылеватый. Песок — достаточно хорошее основание, за исключением «плывунов» — песчаной пыли в водонасыщенном состоянии. Гораздо чаще встречаются глинистые грунты: супеси, суглинки и глины. К особенностям возведения фундамента на таком грунте вернемся чуть позже.

Сложности в определении глубины заложения фундамента могут возникнуть, если под будущей застройкой окажутся водонасыщенные лессовые, илистые или торфянистые грунты.

Для них характерно наличие крупных, различимых невооруженным глазом пор. Торфы же относятся к наиболее сжимаемым грунтам. Здесь определить цену вопроса может только профессионал. Возможно, дешевле будет поменять участок, чем зарывать в болото кубометры бетона.

Чернозем (верхний плодородный слой почвы) тоже не подходит для строительства. Такой грунт следует полностью снять со всей площади будущего строения, обнажив более глубокий слой почвы.

Важнейшим параметром, от которого зависит расчет глубины фундамента, является уровень грунтовых вод. Даже на соседних участках он может существенно отличаться, поэтому исследования необходимо произвести именно в месте будущего строительства. Если шурф быстро заполняется водой, то уровень воды высок и без серьезных дренажных работ не обойтись. Если нет, необходимо определить уровень воды. Для этого со дна выкопанного шурфа буром нужно углубиться еще хотя бы на 1,5 м. Подождав пару часов, в скважину опускают деревянную рейку. Это позволит определить, есть ли подземные воды и на какой глубине.

Что определяет глубину заложения

Расположение основания дома относительно поверхности почвы зависит от ряда факторов, среди которых глубина промерзания грунта (ГПГ) на участке занимает одно из первых мест в рейтинге. Величина параметра определяется структурой земли и содержанием воды в ней. В результате скорость промерзания и пучения развивается по-разному. Учитывают конструкционные особенности здания и уровень залегания грунтовых вод. Подробнее каждый из них будет рассмотрен ниже. (Читайте статью на тему «Опалубка для фундамента своими руками: виды, материалы, технология»)

Тип земли

В разных регионах почва отличается структурой, свойствами. Чтобы понять, на каком уровне ниже поверхности нужно строить основу, следует учесть, что она должна опираться на плотную почву. Сооружение заглублено сильнее, проходит плодотворный поверхностный слой, который недостаточно прочный, рыхлый. Как ведут себя грунты разных типов под воздействием низких температур:

• глина, суглинки: впитывают воду, что приводит к интенсивному пучению, но ввиду высокой плотности материалы расширяются при промерзании неравномерно, усугубляет ситуацию близкое заложение грунтовых вод, еще учитывают правило – чем ниже будет произведено заглубление фундамента, тем лучше;
• пески, супеси: часто используются в качестве дренажного слоя, т. к. пропускают воду, названая особенность считается основным фактором снижения интенсивности пучения, не содержащий влагу грунт не будет расширяться, допустимо строить фундамент на небольшой глубине, что становится возможным, если песок состоит из фракций среднего и большого размера, мелкофракционные грунты ненадежны, в этом случае уровень заложения основания будет ниже;
• крупнообломочная почва: содержит каменистые вкрапления – щебня, гравия, гальки, что способствует уменьшению сил пучения, размыванию земли, названая особенность позволяет сделать ее более плотной, за счет чего становится возможным строительство основы здания на уровне, соответствующем заглублению грунтовых вод;
• скалистая местность: грунты максимально твердые, представляют собой слой горных пород, поэтому вероятность пучения низкая, нет необходимости выбирать заглубленный и даже мелкозаглубленный вариант основания под дом, нужно выровнять поверхность, удалив слой плодородной почвы, теперь можно переходить к наземному строительству.

Уровень промерзания почвы зависит от типа грунта, поэтому в разных регионах он отличается. Для Москвы предпочтительным называют значения:

Тип грунта	Глубина промерзания, м
Глина, суглинки	1,1
Супесь, песок	1,34
Песок	1,44
Крупнообломочный грунт	1,63

Уровень грунтовых вод

Не приходится брать этот фактор в расчет, только если уровень промерзания почвы выше точки заглубления подземных вод – 2 м (среднее значение). Более высокое залегание грунтовых вод обязывает обустраивать фундамент ниже линии промерзания почвы. (Читайте статью на тему «Дренаж фундамента своими руками: устройство, схема, особенности»)

Уровень промерзания почвы

При определении параметров земли одновременно оценивают их наполненность водой, способность ее удерживать. Параметры взаимосвязаны. Чтобы построить глубокое основание здания, нужно определить каждый из них. Знание типа грунта позволяет предположить, какими свойствами обладает та или иная почва.

Особенности конструкции, которая строится

Общая высота части строения, находящейся ниже уровня почвы, не должна быть меньше 0,5 м. Фундамент опирается только на слой почвы, стойкостью не меньше 150 кПа. Глубина основы дома определяется с учетом конструкционных особенностей, среди них выделяется:

• подвальное помещение, цоколь;
• подземные коммуникации: электро-, водо-, газопровод;
• котельная.

Делается расчет нагрузки, создаваемой дополнительными стенами, перегородками, которые оказываются на фундамент и грунт.

Расчёт по геологическим и климатическим данным

На какую глубину опустить фундамент, зависит в первую очередь от особенностей грунта и его поведения при подъёме грунтовых вод и зимнем промерзании. А это связано с климатическими показателями в регионе строительства, поэтому все эти факторы нужно учитывать в связке друг с другом.

Тип грунта

По правилам перед тем как рассчитать глубину фундамента, следует провести геолого-геодезические изыскания и определить тип грунта на участке застройки. На практике часто поступают проще, и получают уже готовые данные в местном архитектурном бюро или расспрашивают хозяев соседних участков, уже построивших на них дома.

Плотные грунты, которые необходимо изучить, находятся под слоем плодородной почвы, не способной быть надёжной основой для фундамента.

Глины и суглинки.

Траншея в глинистом грунте Источник Такие грунты хорошо удерживают в себе воду, которая при замерзании расширяется и приводит к их неравномерному вспучиванию и выталкиванию фундамента вверх. Это всегда происходит при высоком стоянии грунтовых вод, которое может колебаться в зависимости от количества осадков. Поэтому подошва фундамента должна быть ниже этой отметки. Но даже если регион считается засушливым, а грунтовые воды залегают глубоко, основание на глинистых грунтах заглубляют не менее чем на 0,75-0,8 м.

Пески и супеси.

Песчаный грунт Источник Такие грунты, сложенные из частиц средней и крупной фракции, легко пропускают сквозь себя воду, не удерживая её и не вспучиваясь. Поэтому они служат надёжным основанием для фундамента, который при отсутствии большой нагрузки на него достаточно заглубить всего на полметра.

Если же грунт мелкопесчаный, пылеватый, при насыщении влагой он теряет устойчивость и «плывёт». Фундаменты в нем всегда заглубляют ниже отметки промерзания, величина которой зависит от климатических особенностей региона.

Песчано-пылеватый грунт – плохая база для фундамента Источник

Крупнообломочные грунты.

Крупнообломочный или хрящеватый грунт большей частью состоит из каменистых частиц (щебневых, галечниковых, гравийных). Они препятствуют его размыванию и вспучиванию из-за сжатия мёрзлой водой, что позволяет сильно не заглублять фундамент даже при высоком стоянии подземных вод.

Крупнообломочный щебенистый грунт Источник

Скалистые грунты.

Сложенное из прочных горных пород, такое основание является самым надёжным, так как оно не вспучивается, не проседает и не размывается. Строя загородный дом на таком грунте, не придётся думать, как определить глубину заложения фундамента – его можно ставить без заглубления, лишь удалив с участка рыхлый плодородный слой земли и выровняв его.

Скалистый грунт в разрезе Источник

Отметка грунтовых вод

Глубину нахождения подземных вод всегда учитывают при строительстве домов на глинистой или песчаной пылеватой почве, особенно если их уровень находится близко к поверхности. Не брать её в расчёт можно только в том случае, если отметка их залегания расположена ниже того уровня, до которого грунт промерзает зимой, на 2 и более метров.

Если же водный горизонт находится выше, то фундамент на пучинистых грунтах необходимо заглублять ниже отметки их промерзания.

Вода в траншее для фундамента Источник

Уровень промерзания

Как уже ясно из сказанного, грунт, промерзающий в зимние месяцы, ведёт себя по-разному в зависимости от того, насколько он насыщен водой и способен удерживать её в себе. Супеси, глины, суглинки и мелкопесчаные грунты относятся к водонасыщаемым, они выталкивают фундамент, если его подошва находится в промерзающем слое. Поэтому на таких грунтах её закладывают ниже этого уровня.

Правила устройства фундамента на промерзающих пучинистых грунтах Источник

Перед тем как рассчитать глубину заложения фундамента, необходимо узнать глубину промерзания почвы. Она зависит от географического положения точки строительства. Для её определения используют специально составленные изотермические карты, изолинии на которых проведены через крупные города.

Карта сезонного промерзания грунтов Источник

Глубина заложения фундамента

Для правильного расчета фундамента следует сначала изучить структуру грунта на участке, глубину промерзания грунта и уровень грунтовых вод. Учитывая все факторы можно выбрать оптимальную глубину заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента и тип грунта

Фундамент будет крепким, если основанием служит однородный грунт. Такой грунт равномерно осаживается и фундамент не перекосит и не треснет. Глубина заложения фундамента зависит также от типа грунта. Рассмотрим виды грунтов: скальный, хрящевый, песчаный и супесь, глинистый и суглинок.

Скальный грунт позволяет закладывать фундамент строения на поверхности, сняв тонкий плодородный слой почвы.

Хрящевый грунт состоит из гравия, хряща, крупных камней. Фундамент на таком грунте закладывают на глубине не менее 500 мм. Глубина заложения фундамента определяется нагрузкой строения и уровнем грунтовых вод, от глубины промерзания грунта она не зависит.

Песчаный грунт хорошо пропускает воду, поэтому вода не застаивается вблизи поверхности даже при высоком залегании грунтовых вод. Незначительное промерзание песчаного грунта и упомянутый фактор позволяют закладывать фундамент на глубину 500-700 мм. Если песчаный грунт мелкозернистый или пылевидный и грунтовые воды располагаются высоко, то такой грунт может значительно промерзать и тогда глубина заложения фундамента увеличивается до глубины промерзания грунта.

Стоит учитывать, что песчаный грунт сильно уплотняется под нагрузкой и тяжелое строение может сильно осесть, поэтому советуем делать высокий цоколь. Аналогичные рекомендации подходят и для глиняно-песчаного грунта – супеси, содержащего 3-10% глины, но рекомендуемая глубина заложения фундамента опускается до 700-1000 мм.

Фундамент на глинистом грунте закладывают чуть ниже глубины промерзания грунта

Это особенно важно при высоком уровне грунтовых вод. Глинистый грунт имеет способность сжиматься под нагрузкой и вспучиваться при замерзании, как бы выталкивая фундамент на поверхность. Чтобы при этом фундамент не треснул, советуем делать высокопрочный фундамент и отдавать предпочтение столбчатому фундаменту

Фундамент на суглинке также закладывают ниже глубины промерзания грунта. Суглинок содержит песок и не менее 10-30% глины

Чтобы при этом фундамент не треснул, советуем делать высокопрочный фундамент и отдавать предпочтение столбчатому фундаменту. Фундамент на суглинке также закладывают ниже глубины промерзания грунта. Суглинок содержит песок и не менее 10-30% глины.

Уровень грунтовых вод и глубина заложения фундамента

Положение уровня грунтовых вод влияет на глубину заложения фундамента следующим образом:

Если грунтовые воды залегают глубоко, более чем на 2000 мм ниже глубины промерзания грунта, то фундамент можно закладывать на глубину 500 мм и ниже.

Если грунтовые воды залегают не так глубоко, но ниже глубины промерзания грунта, то либо фундамент закладывают на глубину промерзания грунта, либо от глубины промерзания грунта до дна фундамента кладут гравийно-песчаную подушку (хорошо ее утрамбовывают), а фундамент закладывают на глубину 500 мм и ниже.

Если же грунтовые воды доходят до уровня промерзания грунта, то глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта не менее, чем на 100 мм.

При высоком расположении грунтовых вод фундамент закладывают ниже глубины промерзания грунта, за исключением наличия песчаного грунта и круглогодичного отапливания строения.

Оптимальная глубина заложения фундамента

Оптимальная глубина заложения фундамента выбирается следующим образом. Если грунт под домом пучинистый, то фундамент нужно закладывать ниже точки промерзания грунта, в Средней полосе России на глубине 1500 мм (глубина промерзания грунта около 1200-1400 мм). К югу и западу страны глубина промерзания грунта уменьшается, а к северу и востоку увеличивается. В каждом районе путем многолетних наблюдений специалисты установили глубину промерзания грунта, которую можно узнать в местной строительной или проектной организации. Если в доме живут всю зиму, то можно не учитывать этот фактор и закладывать фундамент выше.

Основанием фундамента должен быть плотный, хорошо слежавшийся грунт, поэтому фундамент закладывают ниже 500 мм. Слой рыхлого грунта снимается, дно выравнивается горизонтально, делается песчаная подушка высотой 150 мм, которая хорошо трамбуется.

Фундамент под внутренние капитальные стены закладывают на глубине 500 мм.

Климатические и гидрогеологические факторы

На основе климатической и гидрогеологической карты можно примерно предположить степень промерзания грунта в каждом регионе. Занимаясь заложением основания, следует провести и собственные расчеты, опираясь на показатели промерзания и оттаивания в регионе, где будет проводиться строительство.

Для расчета глубины сезонного промерзания грунтов используют формулу:

d_f = k_hd_fn, где:

d_f – расчетная глубина;

k_h – коэффициент учитывающий тепловой режим используемые в зданиях и сооружениях отапливаемых и неотапливаемых (наружных, внутренних фундаментов kh = 1,1) Таблица 1 в СНиП 2.02.01-83;

d_fn – нормативная глубина.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!

В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

• Измеряемые.
• Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

• Состав слоев.
• Уровень залегания грунтовых вод.
• Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
• Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

• Величина нагрузки на основание.
• Несущая способность опоры.
• Схема расположения стволов.
• Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!

Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

Расчет глубины промерзания

В России для каждой географической местности определены нормативы промерзания, где в зимний сезон температура составляет от 0 до -1 °C. Точкой расчета является среднее значение данных по наблюдениям за несколько лет:

• Москва и Подмосковье, Санкт-Петербург, Новгород, Тверь, Воронеж – норматив находится в пределах 140-160 см,
• Кострома, Нижний Новгород, Чебоксары, Саратов, Пенза – 150 см;
• Минск, Киев, Ростов-на-Дону, Астрахань – 100 см,
• Великие Луки, Курск, Волгоград, Смоленск, Псков, Харьков – 120 см;
• Ульяновск, Самаре, Вятка, Казань, Ижевск – 170 см;
• Восточные и северные области Украины – до 100 см, южные – 60 см, остальные – 80 см.

Для отапливаемых зданий расчетная величина на 10-30% меньше нормативной в зависимости от расположения полов (на грунте, на лагах или балках). Помимо географического положения местности, промерзание определяется уровнем грунтовых вод. Причиной промерзания является повышенная влажность и минусовая температура. Нормативную глубину промерзания определяют по формуле:

H = k*M,

• K – коэффициент грунта,
• М – сумма значений среднемесячных температур ниже нуля.

Для глины k равен 0,23, супеси – 0,28, песка – 0,3, крупнообломочных – 0,34. Абсолютные значения отрицательных зимних температур указаны в СНиПе на основания.

Уровень грунтовых вод

Уровень грунтовых вод (УГВ) зависит от типа местности. Так, на ровных участках они распространены по всей площади практически на одинаковой глубине, а в пониженной части местности располагаются ближе к поверхности грунта. Данные об уровне их залегания требуют точной оценки поскольку ими будет определяться глубина котлована под фундамент. Существует два способа определения грунтовых вод:

1. Анализ уровня воды в колодцах.
2. Бурение скважин.

Первый метод считается более точным, поскольку в колодцах, вырытых от 5 до 15 м вглубь, статичный уровень воды равен УГВ в этой местности. Второй метод подразумевает бурение скважины 2-2,5 м. Его выполняют при помощи садового бура, а далее наблюдают скопление воды. Если дно остаётся сухим, то воды залегают на большой глубине и не представляют опасности. Самое удачное время для определения УГВ – весна, когда его значение самое высокое. На заболоченных территориях УГВ составляет менее 1 м. Если мелкие впадины залиты водой, то уровень находится выше поверхности грунта. В засушливые периоды он понижается, а в дождливые повышается. Колебания составляют от 0,5-2 м. Если от 3 до 5 м от поверхности грунтовые воды не обнаружены, то определять их залегание не обязательно, поскольку они никак не влияют на строительство фундаментов или погребов.

Минимальная глубина

Минимальная величина заложения зависит от вида фундамента и типа грунта. Так для мелкозаглубленного ленточного она определяется степенью промерзания почвы, пучинистостью и УГВ. Чем ближе к поверхности грунтовые воды и больше промерзает грунт, тем сильнее силы пучения, которые воздействуют на конструкцию снизу, сбоку и по касательной. Они выталкивают и сдавливают мелгозаглубленный фундамент. Поэтому существуют различные стандарты заглубления. Минимальная глубина заложения фундамента для двухэтажного дома без подвала не должна быть меньше полуметра от поверхности при условии, если здание расположено не на скальном грунте. В сооружениях с подвалами это значение принимается за 0,5 м относительно пола. На плотных (утрамбованных) грунтах допускается приравнивать глубину заложения к высоте подготовке под полы. В зависимости от степени промерзания грунтов СНиП 2-Б.1-62 проводит следующую градацию рекомендуемых минимумов:

Промерзание условно непучинистых грунтов (расчетная)	Промерзание твердых и полутвердых слабопучинстых грунтов (расчетная)	Глубина
Более 3 м	от 1,5 до 2,5 м	1 м
от 2,5 до 3,5 м	1,5 м
до 3 метров	до 1,5 метров	0,75 м
До 2 м	до 1 метра	0,5 м

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

3.1. Выбор длины, сечения свай, глубины заложения и толщины плиты свайного ростверка.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Применяют их при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ.

Свая – стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний:

─ по первой группе – расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков;

─ по второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

При назначении глубины заложения подошвы свайного фундамента необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения.

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15….20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или на 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

В работе примем сечение сваи 30 х 30 см. Длина сваи определяется глубиной залегания слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Рабочую длину сваи примем ℓр = 6 м. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

3.2. Определение расчетного сопротивления сваи, количества свай и расчет условия соответствия фактической нагрузки на сваю с расчетным сопротивлением сваи.

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное, как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу не требуется, т.к. его результат обычно больше, чем по грунту. Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

,

где gс – коэффициент условий работы сваи, gс = 1;

gк – коэффициент надежности по грунту, gк = 1,4;

R= 1143,8 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,(табл.6)

А= 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – наружный периметр сваи;

h_i — толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h_i = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

ƒi – расчетное сопротивление i –го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа. (табл.7)

Определим среднюю глубину заложения слоя Zi :

Z1 =3,5м и ƒ1 = 15кПа;

Z2 = 5,5 м и ƒ2 = 17,5кПа;

Z3 = 6,95 м и ƒ3 = 18,35кПа;

Z 4 =7,75м и ƒ4 =18,5кПа;

gсR , gсƒ – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой gсR = gсƒ = 1).

Глубина погружения: 1,5 + 6 + 0,25 = 7,75м. Для такой глубины погружения, с помощью метода интерполяции, принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 1143,8кПа (по табл. 6).

В качестве примера на рис.4 дана схема для определения расчетного сопротивления сваи.

Рис.4 Расчетная схема ( значения даны в сантиметрах).

Таблица 6. Расчетные сопротивления R

Примечания: 1. в случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель – к пылевато-глинистым грунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличиваются на 60%, но не более, чем до R = 20 МПа.

Результаты интерполяции запишем в таблицу 6.1: