Виды свай – классификация, материалы изготовления, свайные фундаменты
Свайные фундаменты представляют собой подземные конструкции удлиненной формы, расположенные группой или в виде отдельных элементов, установленные вертикально, либо наклонно. Некоторые виды свай вбиваются в грунт, другие – вкручиваются, третьи – вдавливаются или погружаются, а четвертые – набиваются. Каждый из вариантов отличается не только технологией монтажа, но и материалами изготовления, а также возможностью использования в тех или иных условиях. Но для любого типа свайного фундамента определяется одна и та же функциональная принадлежность, заключающаяся в увеличении несущей способности ослабленных грунтов и передаче нагрузки от строения на пласты, имеющие более плотную, практически несжимаемую структуру по сравнению с вышележащими слоями.
Какими бывают сваи
- конструкции – цельные или составные, выполненные из отдельных секций, с острием или тупым нижним концом (открытым, закрытым), с уширениями на разных уровнях или без них;
- по размеру – короткие (жесткие) и длинные (гибкие или средней жесткости);
- форме сечения – круглые и многоугольные, трапецеидальные, пирамидальные и конические, крестообразные, тавровые и двутавровые, сплошные и пустотелые, ровные и переменного поперечного профиля;
- материалу изготовления – деревянные, бетонные или железобетонные, из металла, грунтобетонные, комбинированные;
- характеру работы – висячие и опорные (сваи-стойки);
- технологии монтажа – забивные, винтовые, набивные (частотрамбованные, буронабивные), вдавливаемые;
- способу армирования – с поперечно и продольно установленными ненапрягаемыми или предварительно напряженными стержнями, расположенными в центре, по периметру или углам.
В зависимости от грунтовых условий, конструкции и высоты дома выбирают различные типы свай. К примеру, в качестве свайного фундамента на вечномерзлых грунтах, а также в районах с сейсмичностью, превышающей 6 баллов, не допускается использовать сплошные железобетонные стволы без поперечного армирования. А круглые полые жб сваи великолепно проявляют себя в условиях сейсмичности 7 и более баллов, но использование такого фундамента при строительстве гидротехнических сооружений не допускается.
Назначение и виды свайопределяют вариант их изготовления – в заводских условиях, на площадке или непосредственно в грунте.
Сваи-стойки представляют собой столбы, проходящие сквозь слабые слои и опирающиеся непосредственно на плотные грунтовые пласты. К висячим сваям относятся стволы, передающие нагрузку от сооружения на сжимаемый грунт через свои боковые поверхности.
Для погружения свайного фундамента до необходимой отметки забивным или вдавливаемым способом используют специальное оборудование – молоты, копры или другие установки ударного и вибрационного действия. Они бывают:
Набивные типы свай выполняются с предварительным бурением скважин или забивкой полых труб в грунт, который в процессе углубления удаляется разными способами. Образованное отверстие впоследствии заполняется бетонным раствором. В зависимости от технологии производства работ и характеристик грунта, оболочки вынимают или оставляют в качестве обсадки. Часто конструкция буронабивных свай предусматривает устройство уширенной пяты, увеличивающей несущую способность фундамента. Отверстие в нижней части образуется механическим путем (разбуриванием) или посредством камуфлетного взрыва.
Винтовые сваи изготавливают из железобетона, либо металла. Они состоят из ствола и винтовых лопастей, расположенных на установленном в нижней части башмаке-наконечнике. Столб может быть как пустотелым, так и сплошным или заполненным бетоном, а лопасти – литыми стальными или чугунными, сварными металлическими и даже пластмассовыми.
Одним из видов свайных фундаментов являются шпунтовые стенки, выполненные из дерева, а также стали или железобетона. Сваи устанавливаются вплотную друг к другу, создавая водонепроницаемое ограждение.
Деревянные сваи
Для деревянных свай используют длинномерную древесину ели и сосны. В определенных ситуациях допускается применять дуб, лиственницу или кедр. В качестве материала выбирают прямоствольные бревна, очищенные от коры. При значительном заглублении допускается выполнять наращивание деревянных свай по длине до 3-4 элементов.
Нижнюю часть стволов заостряют, а в случае погружения в каменистые или слишком плотные грунты – на нее надевают защитные металлические башмаки. Сверху на бревна устанавливают бугель, представляющий собой кольцо из металла. Он предохраняет дерево от возможного разрушения ударным молотом.
Железобетонные сваи
Сборные сваи изготавливаются на заводах, а монолитные – непосредственно на площадках в соответствии с проектом. Арматура может быть обычной, либо предварительно напряженной, а для заливки применяют тяжелые бетоны с соответствующими показателями по морозоустойчивости.
Металлические сваи
Для свай используются трубы, сварные конструкции или прокатный профиль. Изделия небольшого диаметра допускается погружать закрытыми снизу коническими наконечниками. В качестве защиты от коррозии поверхность металлических свай обрабатывают:
- битумом;
- каменноугольными смолами;
- др. антикоррозийными составами.
Свайные фундаменты
Конструкция свайного фундамента состоит из группы свай и ростверков, являющихся связывающим и распределяющим нагрузки звеном сооружения. На несущие плиты или балки, объединяющие сваи, опирают наземные части строений. В зависимости от своего места расположения относительно горизонта, ростверки бывают:
- низкими – находятся ниже уровня поверхности земли и передают через свою подошву часть усилия на грунт. Как правило, устраиваются не выше отметки промерзания;
- промежуточными – укладываются без заглубления непосредственно на поверхностном слое непучиноопасных грунтов. Вертикальное давление по подошве не передают;
- высокими – располагаются над уровнем земли под внутренними стенами домов при наличии технического подполья, а также под мостовыми опорами и т.д. Жесткость такой конструкции придают дополнительные наклонные сваи.
Проект сооружения может предусматривать различное расположение свайных стволов:
- одиночное – под легкие каркасные строения;
- ленточное (одно- или многорядное) – под несущие стены протяженных сооружений;
- кустовое – под массивные колонны и столбы;
- сплошное – под башни и высотные дома, имеющие небольшую площадь в плане.
Используя при возведении фундаментов в гражданском строительстве разные виды свай, удается увеличить объем сдаваемого жилья за счет повышения этажности строений, а также использования площадок с грунтами, имеющими неудовлетворительные характеристики. Кроме того, можно отметить значительное снижение трудоемкости и сокращение временных сроков на этапе земляных работ, по сравнению с открытым способом монтажа подземной части сооружения, дающее застройщику экономическую выгоду.
Разрушение фундамента может происходить по разным причинам, начиная от проектных ошибок и заканчивая банальным старением конструкции. Современные технологии позволяют не только восстановить несущую способность основания дома, но и увеличить его прочность по сравнению с первоначальными характеристиками.
Свайно-ленточный («свайно-ростверковый») фундамент получил широкое применение, как в малоэтажном, так и в высотном и промышленном строительстве. В статье рассказывается о видах свайно-ленточных фундаментов и особенностях их применения.
В частном домостроении свайно-винтовые фундаменты подвигаются к тому, чтобы рано или поздно занять прочные позиции. Несмотря на то, что сваи ТМ АСТЕР появились на отечественном рынке сравнительно недавно, сегодня количество жилых домов и временных построек, возведенных с их помощью, насчитывается уже тысячами.
Виды свай – классификация, материалы изготовления, свайные фундаменты Свайные фундаменты представляют собой подземные конструкции удлиненной формы, расположенные группой или в виде отдельных
Источник: semidelov.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Достоинства и недостатки различных видов свайного фундамента
Свайный фундамент – это современное стандартное решение при возведении объектов гражданского и промышленного назначения. Хотя такой тип основания сооружений имеет тысячелетнюю историю, широко применяться он стал только в XX веке. Он позволяет решать самые сложные задачи:
- строительство тяжелых зданий на слабых грунтах;
- возведение объектов при высоком уровне воды в грунте;
- сооружение строений в сложных климатических условиях;
- строительство в условиях сложного рельефа.
Сегодня различают различные виды свайных фундаментов, что позволяет подобрать оптимальный вариант в каждом конкретном случае. Но сначала необходимо понять, что такое свайный фундамент.
Что такое свайный фундамент
Свайный фундамент – основание, которое передает нагрузку от строения на грунт через сваи — брусья, столбы или их аналоги из других материалов. Опоры могут быть заглублены в землю частично или полностью. Верхняя часть свай может быть связана ростверком, который одновременно служит плитой опоры для всего здания. Нагрузка на грунт от фундамента данного типа передается только на нижние концы свай, поэтому его опорная площадь наименьшая, в сравнении с аналогами, построенными по другой технологии.
Виды свайных фундаментов и классификация свай
Для того чтобы сделать правильный выбор для обустройства основания конкретного объекта, необходимо понимать, какие виды свайных фундаментов и классификация свай существуют. Опоры различают между собой по разным критериям, один из важных –способ погружения сваи в грунт:
- Забивные. Сваи из различных материалов, которые погружаются с помощью молотов или вибрационного оборудования, без выемки грунта или с его частичной выемкой. Опоры вдавливаются, а пространство не заполняется бетонным раствором.
- Сваи-оболочки. Эти элементы погружают, предварительно произведя выемку грунта, место под опору полностью или частично заливается бетонным раствором.
- Набивные. Для установки этих свай грунт сначала обжимается, а затем в полость, где они будут установлены, укладывается бетон.
- Буровые. Эти сваи устанавливают с помощью технологии бурения, затем в полости заливается бетон.
- Винтовые. Эти сваи заглубляются в грунт с помощью кабестана.
Важно! На свайно винтовом фундаменте нельзя возводить тяжелые бетонные или кирпичные здания, или 2-3 этажные дома из пенобетона. Но для строений из деревянного бруса, бревна или каркасных конструкций – оптимальный вариант по всем критериям.
Также существуют различия по несущим нагрузкам:
- Сваи-стойки. Эти опорные элементы передают нагрузку от строения полностью.
- Висячие сваи. Эти опоры передают нагрузки посредством боковых граней.
Свайные фундаменты могут различаться по форме сечения свай:
- тавровые;
- квадратные;
- прямоугольные;
- квадратные сваи с полостью круглой;
- 2-тавровые;
- круглые сваи с полостью.
В зависимости от применения свайных фундаментов могут быть использованы цельные свои или составные. Они могут иметь различную конфигурацию и армироваться по-разному. Достаточно выражены различия свай по форме нижнего окончания:
- с остроконечной формой, они обеспечивают легкое и быстрое вхождение в грунт;
- с закрытой полостью нижнего торца опоры;
- с открытой полостью нижнего торца опоры;
- с расширенной подошвой, они обеспечивают сопротивление силам, действующим на разрыв, что может частично вытолкнуть сваю.
Типы свайных фундаментов
Свайный фундамент под дом может различаться по количеству опорных элементов, которое будет задействовано в строительстве, а также от геометрической формы строения:
- Одиночные сваи. Они применяются, если передается нагрузка от элемента конструкции небольшой площади, например, колонны.
- Свайно ленточный фундамент. Этот вариант основания применим, если опоры устанавливаются по периметру сооружения или для возведения протяженной конструкции.
- Свайные кусты. В этом случае часть здания или его элемент отправляют нагрузку сразу на несколько сваи, расположенных в непосредственной близости.
- Свайное поле. Оптимальное решение для крупногабаритных и тяжелых объектов. Оно представляет собой размещение опор под всем зданием по определенной системе.
Свайный фундамент под дом чаще всего используются вместе с ростверком. Этот элемент может быть, как сборным, так и монолитным, который объединяет все опоры между собой. Фундамент с ростверком может быть различного вида:
- Низкий. Такое основание расположено немного ниже поверхности земли. Опирается такой фундамент на сваях и по всей площади, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки.
- Повышенный. Основание расположено немного выше поверхности земли, что купирует возможность передачи нагрузки на грунт.
- Высокий. Такой вариант актуален для гидротехнических сооружений и мостов. Также вариант применим, если предполагается строительство подпольного помещения.
Главным достоинством фундамента с ростверком – возможность сооружения монолитной цельной конструкции. Она выполняется с помощью арматуры, длина которой больше, чем длина опор. Как видно из вышесказанного, можно выбрать свайный фундамент для дома любой конструкции, которая будет оптимальна для конкретного строения, особенностей грунта на участке и климата местности.
Вид свай, вариант их монтажа для конкретного здания может правильно подобрать и рассчитать только профессиональный специалист. Самостоятельные изыскания могут привести к ошибкам по нагрузкам, материалам, заглублению и другим параметрам. В результате пострадает все сооружение.
Свайный фундамент плюсы и минусы
Выбирая основание данного типа для дома, необходимо знать плюсы и минусы свайного фундамента. Это важно и на этапе строительства и в процессе эксплуатации. Сначала рассмотрим преимущества свайного фундамента.
Преимущества свайного фундамента для дома
- возможность строительства на сложных, слабых и нестабильных грунтах;
- использование свай для сооружения фундамента позволяет проводить строительство на сложном рельефе поверхности, например, на склоне горы;
- возможность монтажа строения в любых погодных и климатических условиях;
- осадка у здания на сваях – минимальна, в отдельных случаях сводится к нулю;
- сравнительно низкая стоимость строительства;
- сокращение сроков строительства;
- не требует масштабной предварительной подготовки и не нуждается в сооружении дополнительной несущей конструкции;
- возможность легко возвести пристройку к существующей конструкции;
- средний ресурс свайного фундамента составляет до 100 лет;
- при условии грамотных инженерных расчетов и точном соответствии проекту в процессе строительства строение максимально надежно.
Недостатки свайного фундамента
Минусы свайного фундамента немногочисленны, но их необходимо учитывать, начиная с разработки проекта и в процессе эксплуатации здания:
- для сооружения надежного и долговечного основания дома, необходимо провести тщательные геодезические исследование грунта участка и четкий инженерный расчет;
- свайно винтовой фундамент часто подвержен сильной усадке, что может вызвать перекос дома;
- в отдельных случаях необходимо сооружение ростверка или связующих ж/б, деревянных или металлических балок;
- лучше использовать материалы исключительно высокого качества.
Свайные фундаменты ГОСТ, СНиП и другие нормативы
В процессе проектирования, выбора стройматериалов и строительства необходимо учитывать различные нормативы, установленные в Российской Федерации, такие как СНиП, свайные фундаменты согласно им должны соответствовать следующим критериям:
- СНиП П7-81. Требования к строительству в сейсмоопасных районах.
- СНиП П23-81. Требования к конструкциям из стали.
- СНиП П25-80. Требования к конструкциям из дерева.
- СНиП 2.01.07-85. Варианты воздействий и нагрузок.
- СНиП 2.01.09-91. Строения на грунтах просадочных и территориях подрабатываемых.
- СНиП 2.02.01-83. Требования к основаниям строений.
- СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.
- СНиП 2.03.11-85. Антикоррозийная защита конструкций.
- СНиП 23-01-99. Климатология.
- СНиП 3.02.01-87. Фундаменты, основания и земляные сооружения.
Важно! ГОСТ на свайные и ГОСТ на свайно винтовые фундаменты не существует. Все требования предусмотрены только СНиП. ГОСТ могут предъявлять требования исключительно к материалам и видам свай и ростверка. ГОСТ применим и к грунтам.
- ГОСТ 5686-94. Метод испытания грунтов сваями.
- ГОСТ 7473-94. Технические условия бетонных смесей.
- ГОСТ 9463-88. Технические условия лесоматериалов хвойных круглых.
- ГОСТ 10181-2000. Методы испытаний бетонных смесей.
- ГОСТ 12248-96. Методы лабораторных исследований грунтов.
- ГОСТ 14098-91. Закладка ж/б конструкций и способы соединений арматуры.
- ГОСТ 18105-86. Контроль прочности бетона.
- ГОСТ 19804-91. Технические условия ж/б свай.
- ГОСТ 19804-2-79. Размеры и конструкция железобетонных свай квадратных с поперечным армированием.
- ГОСТ 19804-3-80. Размеры и конструкция ж/б свай квадратных с полостью круглого сечения.
- ГОСТ 19804-4-78. Размеры и конструкция железобетонных свай без армирования квадратных.
- ГОСТ 19804-5-83. Размеры и конструкция ж/б свай с арматурой не напрягаемого типа круглых полых.
- ГОСТ 19804-6-83. Размеры и конструкция железобетонных свай круглых полых и свай-оболочек.
- ГОСТ 25100-95. Варианты грунтов.
- ГОСТ 27751-88. Базовые требования к расчетам по надежности оснований.
Свайный фундамент под дом. Проектирование
Для разработки проекта свайного фундамента под строение необходимо предварительно сделать сбор информации и провести ее анализ:
- исследование параметров почвы с помощью высокоточных приборов;
- информация о прочности опор, обычно ее предоставляет производитель.
До проектирования необходимо определить особенности строения: его геометрию и вес, поскольку опорная конструкция должна выдерживать нагрузочные параметры и их особенности. Также необходимо учитывать вероятные дополнительные нагрузки: мебель, снег и другие. Для жилых домов существует норматив – 180 кг/м2. Исходя из полученной информации, выбирается тип свай, их материал, особенности опор и другие параметры. Только на основании этих данных можно составлять чертежи.
Примечание! Даже простой проект свайного фундамента должны создавать профессионалы, с точным расчетом нагрузок, материалов и прочих критериев, в противном случае вы рискуете всем строением.
Дом на сваях плюсы и минусы, особенности монтажа
Лучшим вариантом обустройства основания здания считаются монолитные ж/б столбы, на верхних концах которых обустраивается ростверк. В зависимости от размеров опор и выбранного способа монтажа в процессе строительства будет необходима спецтехника. При выборе данной конструкции нужно понимать, что он имеет один недостаток –расстояние между ростверком и поверхностью земли. Он неизбежен, поскольку в моменты пучения почвы уровень грунта может подняться, тогда здание наклониться или даст трещины. В частном загородном строительстве чаще применяют винтовые сваи. Это максимально простой способ обустройства фундамента, его можно выполнять в любое время года на любых грунтах, даже болотистых. В этом случае максимально важно правильно выполнить заглубление и обязательно сделать обвязку опор. Грамотное проектирование усиливает плюсы частной конструкции.
Фундамент на сваях. Строительство
Возведение свайного фундамента при наличии проекта выполняется в строгой последовательности, в противном случае конструкция будет малонадежна:
- сначала проводится разметка строительной площадки с точной ориентацией по сторонам света;
- далее проводится разметка непосредственно для свай, например, для каркасного строения достаточным будет свайный фундамент по периметру, при этом расстояние между опорами рекомендуется в 1,2 метра;
- установка свай в точно определенном для них месте по выбранной технологии, например, для винтовой опоры лучше использовать рубероидную гильзу, которая будет исполнять функцию задержания при промерзании и роль смазки при монтаже;
- для установки понадобиться спецтехника или оборудование, согласно выбранной технологии;
- при необходимости бетонирования свай, нужно приготовить раствор в бетономешалке и залить его в основание;
- после застывания бетонной смеси обустраивается ростверк.
Важно! Если в обустройстве фундамента был использован бетонный раствор, перед началом последующих строительных работ необходимо выждать набора материалом проектной прочности, в средних показателях в летний период он составляет 4 недели.
Свайный фундамент – это оптимальное решение для частного дома
Еще совсем недавно свайный фундамент не использовался в частном строительстве, за исключением территорий со сложным климатом и почвами. Но с тех пор, как технология каркасного строительства и возведение домов из бруса, стали популярными, сваи стали активно использоваться для малоэтажных домов. Свайный фундамент, несмотря на минусы, сегодня также востребован, как традиционный ленточный, поскольку позволяет решать преимущественное большинство задач, связанных с особенностями различных частных объектов и особенностей различных грунтов. Его технологические и ценовые характеристики обуславливают большие достоинства перед аналогами.
Примечание! Если вы хотите возвести частный дом для длительной эксплуатации, а не решить сиюминутные проблемы, лучше не сооружать свайное основание самостоятельно, а доверить все работы профессионалам: от проектирования до сооружения ростверка.
Резюмируем: фундамент на сваях для частного дома
Широко используемый в гражданском и промышленном строительстве свайный фундамент актуален и для возведения частного жилого объекта. Использовать данную технологию рекомендуется, если вы хотите быстро и экономично возвести надежное строение, которое будет иметь продолжительный ресурс. Эта методика может быть единственно возможной, если территория участка находится в сейсмоопасной зоне, на сложном рельефе или слабых поверхностных грунтах.
Любой из существующих видов свайных фундаментов – всегда надежное, практичное и экономичное решения обустройства фундамента недвижимого объекта. Данная технология значительно снижает нагрузку строения на грунт, позволяет создавать параллельные планировки, а в будущем – легко возводить пристройки.
Источник: rumydom.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Материалы и для дома
Дома возводятся на любых грунтах, зачастую состав его таков, что сделать обычный фундамент не представляется возможным. В таких случаях приходится возводить опорную конструкцию дома на свайном основании. Существует следующие виды свайных фундаментов:
Какой вид фундамента выбрать, зависит от состояния грунта. Он может быть с участками вечной мерзлоты, глинистый, слишком твердый или сыпучий. Помимо этого для каждого типа фундамента необходимы сваи различной конструкции и изготовленные по специальным технологиям, из соответствующего материала. Согласно тому, каким способом они устанавливаются в грунт, существуют такие виды свай:
- забивные;
- буровые;
- винтовые.
Конструктивные особенности свай
Все сваи имеют одну отличительную особенность – они изготовлены с заострением на том конце, который будет погружаться в землю.
С помощью вибропогружателей заглубляют в почву забивные сваи, они подходят больше всего для использования при высоком содержании в грунте глины, когда состав ее плотный, вязкий.
Другая технология применяется при заглублении набивных свай. Для того чтобы их установить, нужно пробурить скважину соответствующего размера и залить ее бетоном, установив предварительно опалубку и армированную связку.
Сделанные в форме винта, с соответствующим заостренным концом, винтовые сваи буквально вкручиваются в землю. Они подходят для очень твердых грунтов.
Также виды свай и свайных фундаментов различаются по материалу, из которого они изготовлены и по форме поперечного сечения.
Разметка фундамента на местности самостоятельно
Для того чтобы правильно расположить фундамент на месте строительства своими руками, нужно произвести разведку грунта. Если местность находится на вечной мерзлоте или бывшем болоте, то геологический срез с указанием содержащихся в почве пород, возможно, будет в проектной документации. Но чтобы не ошибиться и не делать напрасную работу, лучше провести эти действия самостоятельно.
Для этого потребуется небольшой бур, с помощью которого нужно будет пробурить скважины в местах расположения углов будущего фундамента. Иногда может встретиться на глубине совершенно непроходимый участок и всю конструкцию придется либо сместить, либо, если это препятствие можно ликвидировать – сделать это.
Свайные основания для домов
Перед началом разведочных мероприятий на участке уже должны быть проведены разметочные работы с помощью колышков и специального не растягивающегося шнура.
Теперь там где по плану должны стоять угловые сваи, буром самостоятельно, вручную проводим пробное бурение грунта, при положительном результате следующим этапом будет забивание свай. Установив угловые сваи, следует сделать уточняющую разметку путем натягивания шнура (не растягивающегося) с двух сторон бруса, внешней и внутренней.
Затем при помощи маркера наметить прямо на шнуре места расположения свай, размещаемых по периметру. Эти маркеры в последующем помогут точно установить места расположения остальных элементов фундамента по всей площади. Запрессовав в почву все положенные по проекту сваи внешней стороны строения, и закрепив все шнуры, на их пересечении будут расположены точки для установки внутренних конструкций.
Последовательность действий при установке свай
Для того чтобы расположить сваи в земле необходимо в каждой разведанной точке сделать небольшие углубления, обычно это так называемые приямки глубиной до 20 – 30 см. В нашем случае после проведенных разведочных бурений остались скважины, именно туда и вставляем острым концом сваю. Вкручивание производится поэтапно, по следующей инструкции:
- Заостренный конец опускается в приямок, и она устанавливается строго вертикально.
- В верхней части имеется специальное отверстие, в него вставляется железный прут диаметром до 3 см (это может быть лом или арматура).
- Чтобы начать ввинчивание сваи необходимо иметь своеобразный рычаг, для этого на выступающие с обеих сторон концы прута надеваются по куску трубы. Длина каждой трубы может быть произвольной (в основном до 2-2,5м), главное удобство при работе.
Для возведения частных домов применяется в основном винтовые сваи. Может быть еще применена технология заливных свай. Если кратко, то суть создания такого фундамента в следующем:
- буром соответствующего диаметра в грунте просверливается отверстие на глубину до 1,5 – 2 метров;
- в скважину, при сыпучести грунта, вставляется своеобразная опалубка из рубероида;
- затем опускается каркас из арматуры;
- заливается жидкая бетонная смесь, соответствующего состава.
Процесс возведения свайных фундаментов
После ввинчивания свай винтового типа окажется, что выходящие на поверхность части разной высоты. Необходимо их тщательно выровнять. Для этого сначала при помощи гидравлического уровня или нивелира вымеряется горизонталь на каждой отдельно взятой опоре, затем при помощи болгарки лишнее все убирается. Винтовые сваи в основном полые, поэтому после срезки и выравнивания необходимо заполнить внутреннюю их часть бетонной смесью. Оставлять не заполненными не стоит, иначе в дальнейшем это приведет к попаданию внутрь воды, что неминуемо испортит прочность фундамента.
Следуя технологии возведения свайного фундамента, после выравнивания свайного поля необходимо приступить к установке ростверка.
Ростверк это специальная конструкция, обеспечивающая дому устойчивость и надежность. Они бывают нескольких видов – заглубленные, висячие, опорные.
В данном случае рассмотрим устройство заглубленного ростверка. Для этого на этапе ввинчивания опор прорываются небольшие траншеи. Затем в них устанавливаются деревянные щиты, которые жестко закрепляются на месте. Противоположные щиты фиксируются внутренними распорками, причем они должны быть одного размера для достижения идеальной толщины ростверка. Все шляпки забиваемых в опалубку гвоздей остаются изнутри опалубки. Вся конструкция скрепляется дополнительно проволочными скрутками.
Стоимость возведения
Вся финансовая составляющая возведения свайных фундаментов состоит из стоимости следующих материалов:
- сваи винтовые;
- материалы для бетонной смеси (цемент, наполнитель);
- арматура;
- металл для бура и рычагов;
- измерительные инструменты;
- дерево для опалубки;
- гвозди.
Заливка столба в опалубке
Проведение предварительных работ также стоит оценить, если они не проводятся самостоятельно или необходима оплата помощников:
- проведение разметки конструкции;
- разведочное бурение;
- устройство приямок;
- ввинчивание свай;
- выравнивание горизонта свайного фундамента;
- возведение опалубки;
- армирование ростверка;
- бетонирование;
- устройство гидроизоляции.
Проведение многих из этих мероприятий своими руками значительно сократит расходы, поможет достичь мастерства в этом нелегком деле.
Укладка арматуры в ростверк
После того как опалубка установлена проводится армирование ростверка. Арматура укладывается так, чтобы со всех сторон впоследствии она была окружена бетоном. Для этого снизу устанавливаются специальные бруски, на которых и будет держаться арматурная связка.
Затем укладывается слой арматуры, причем все прутки связываются между собой проволокой, точно также они связывается и со сваями. Снизу с боков и сверху должно оставаться расстояние до 5 см – для слоя бетона. После армирования ростверк заливается бетонной смесью.
После того как он залит бетоном необходимо дать ему около месяца на застывание, только после этого стоит приступать к организации изоляционного слоя от воды. Для этого нужно тщательно промазать всю поверхность бетона битумной мастикой.
Как только слой мастики высохнет можно для верности сделать еще один, если в вашей местности преобладает сильная увлажненность. Обычно достаточно одного слоя. Поверх мастики укладываете слой рубероида, который также промазывается битумной мастикой и укладывается еще один слой рубероида. После высыхания гидроизоляции можно приступать к возведению стен.
Преимущества свайных фундаментов
Свайные фундаменты отлично подходят для местности, где невозможно возведение обычных опорных конструкций. Это могут быть места с сильно увлаженной почвой, со сложным рельефом, к примеру, на склонах гор или холмов. Также отлично себя зарекомендовало устройство таких видов фундамента в зонах вечной мерзлоты и болотистых местностях.
Еще одним местом, где все виды свайных фундаментов могут быть применены – это местности с повышенной сейсмической опасностью. Помимо перечисленных преимуществ необходимо учесть и то, что их возведение можно производить в любое время года, поэтому если вам по каким либо причинам необходимо построить дом в краткие сроки, то приступать к строительству можно даже зимой. Единственным условием, возможно ограничивающим работу, может служить время проведения устройства гидроизоляции. Какой бы ни была степень сложности изготовления подобного вида фундаментов, нужно помнить, что они наиболее прочны и доступны в сложных географических рельефах, тем более они имеют долгий срок службы, без применения капитальных ремонтов, что также привлекает внимание.
Среди разновидностей оснований для дома неспроста выделяют свайный тип. Данная статья рассматривает виды свайных фундаментов.
Источник: nafundamente.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Основные виды свайных фундаментов
За обобщающим термином «свайный фундамент» скрывается внушительный перечень разновидностей этого основания, каждая из которых имеет свои достоинства, недостатки и «показания к применению».
Оптимальный выбор вида сваи, конструкции ростверка и способа монтажа основания не только поспособствует упрощению и удешевлению строительных работ, но и обеспечит максимальный срок службы постройки.
Вот почему застройщик должен хорошо понимать, какие виды свайных фундаментов могут сегодня применяться и как выбрать самый предпочтительный вариант.
Как работают сваи
В современном строительстве применяют различные виды свайных фундаментов и работа свай в них также осуществляется по-разному.
По данному признаку можно выделить два типа опор:
Такая свая переносит нагрузку от веса здания на грунт, в который упирается. Сваю-стойку изготавливают по технологии, обеспечивающей прочное основание, ведь именно на него может приходиться до 85% веса постройки.
Сваи стоечного типа – это классический и наиболее распространенный вариант. Опираясь на прочный грунт, они почти не дают осадки и могут выдерживать очень большие нагрузки.
Сваи данной разновидности не упираются в грунт, а удерживаются в нем подобно тому, как держится вбитый в доску гвоздь, то есть за счет силы трения между боковой поверхностью и внешней средой.
Сравнивая висячую сваю со стойкой, можно выделить два основных отличия: площадь боковой поверхности у висячей сваи увеличена, при этом она имеет рельефное исполнение, благодаря чему более прочно «цепляется» за окружающий ее грунт.
Применение висячих свай оправдано в тех случаях, когда прочный грунт залегает особенно глубоко и сваи-стойки пришлось бы делать слишком длинными.
Какими бывают сваи
Деление на различные виды свайных фундаментов и классификация свай подразумевают группирование по материалу изготовления и способу монтажа.
По материалу
Выбирая материал сваи, следует оценивать не только его физические свойства в сочетании с рабочими характеристиками, но, также, стоимость, доступность и удобство монтажа. Сегодня применяют такие виды свай:
Наиболее распространены деревянные опоры из сосны и ели, но иногда встречаются и лиственничные, дубовые и кедровые сваи.
Древесина хорошо поддается обработке и во многих регионах является самым доступным материалом, но из-за таких существенных недостатков, как малая прочность и подверженность гниению, к применению деревянных свай сегодня прибегают довольно редко.
Их установка считается оправданной при возведении построек с малым сроком службы, а также при наличии высокого уровня грунтовых вод.
Деревянная свая должна иметь в диаметре не менее 180 мм. Наибольшая длина цельноствольных деревянных свай обычно не превышает 16 м. Если же необходима более длинная опора, сращивают несколько стволов, увеличивая таким образом длину сваи до 25 м.
Сваи, выполненные из стали, могут иметь самую разнообразную конструкцию. В большинстве случаев это цельнотянутая труба с толщиной стенки от 8 до 12 мм, но могут применяться, например, опоры коробчатого сечения, изготовленные из двутавров или других элементов.
Для усиления несущей способности стальные сваи после установки на место заливаются бетоном.
Из стали изготавливаются и так называемые винтовые сваи, достаточно популярные сегодня. Они имеют вид сверла или обычной трубы, снабженной шнековой навивкой.
Сваи больших диаметров завинчивают с применением механизированного оборудования, например, кабестанов, но опору диаметром 100 мм вполне могут установить на место два человека с помощью ворота.
Благодаря подобию резьбы винтовая свая фиксируется в грунте особенно прочно и даже при небольшом диаметре основного ствола и малой прочности грунта может удерживать значительные нагрузки.
Важным достоинством опор данной разновидности является возможность их многократного использования. При сооружении мобильной постройки сваю не бетонируют, а при переносе здания ее извлекают, чтобы позже установить на новом месте.
Сталь – весьма прочный и долговечный материал, но он имеет высокую стоимость и подвержен коррозии.
Наиболее распространенные на сегодняшний день виды свай и свайных фундаментов изготавливаются из железобетона.
Этот вариант наиболее практичен с точки зрения индивидуального строительства, поскольку позволяет изготовить сваю любого диаметра прямо в грунте, не привлекая дорогостоящего подъемного оборудования.
Ж/б сваи могут поставляться на стройплощадку и в готовом виде. В этом случае они обычно имеют квадратное (с размерами от 200х200 до 400х400 мм) или прямоугольное (250х500 или 200х400 мм) поперечное сечение. Все чаще применяются винтовые железобетонные сваи.
При завинчивании в них заводится стальной сердечник, который по завершении монтажа извлекается для завинчивания следующей сваи.
Сваи из железобетона могут быть как сплошными, так и полыми.
По способу монтажа
Также выделяют различные виды свайных фундаментов по способу погружения свай в грунт. Применяют один из следующих методов:
1. Внедрение в грунт посредством молотов или вибропогружателей.
Сваи, устанавливаемые подобным образом, называются забивными. Все они, независимо от материала, имеют заостренный конец длиной в 1,5 – 2 диаметра, который при работах в плотном грунте защищают с помощью специальной детали – башмака.
Защищается и верхняя часть сваи, которая подвергается ударному воздействию: на нее одевается толстостенное стальное кольцо.
Достоинством данного способа установки свай является отсутствие земляных работ, но произвести такой монтаж вручную невозможно. Поэтому в индивидуальном строительстве этот способ применяется редко.
Кроме того, у него есть существенный недостаток: при забивании сама свая или ее гидроизоляционное покрытие могут быть повреждены, что практически невозможно проконтролировать.
С помощью этой технологии устанавливаются винтовые сваи, о которых было рассказано выше.
3. Установка в заблаговременно выполненную скважину.
При таком способе установки сваю называют буровой. Формирование скважины осуществляют посредством бура, причем сделать это можно и вручную.
При явном недостатке данного способа погружения, который заключается в наличии земляных работ, есть у него и важные преимущества:
- вместо заострения свая имеет плоский нижний торец или даже специальное уширение (пяту), что обеспечивает ей более устойчивое положение и минимальную осадку;
- при установке сваи в готовую скважину практически отсутствует риск повреждения гидроизоляции, что особенно актуально для стальных свай;
- из-за отсутствия ударного воздействия на сваю вероятность ее повреждения при монтаже сводится к нулю.
4. Изготовление прямо в грунте.
По данной технологии устанавливаются буро-набивные сваи. В заранее выполненную скважину устанавливают опалубку и арматуру, после чего ее заливают бетоном.
Ростверки для свайных фундаментов
Применяя различные виды свайных фундаментов и типы ростверков для них, строители стремятся получить оптимальное сочетание низкой стоимости и приемлемой функциональности.
В первую очередь, ростверки делятся на две группы:
- ленточные: имеют вид балок, укладываемых по периметру здания и под несущими стенами;
- плитные: представляют собой плиту и применяются в тех случаях, когда сваи расположены по всей площади постройки.
Кроме того, различают следующие виды ростверков свайных фундаментов :
Представляют собой уложенные поверх свай балки из металлопрофиля (двутавр или швеллер), древесины или железобетона.
Ростверк набирается из нескольких ж/б элементов, снабженных специальным замком. После сборки конструкция замоноличивается. Для сооружения такого ростверка обязательной является высокая точность установки свай.
Изготавливается непосредственно на стройплощадке путем заливки бетона в заранее подготовленную опалубку с установленным в нее арматурным каркасом.
С точки зрения индивидуального строительства данный метод наиболее удобен, поскольку позволяет обойтись только подручными инструментами.
Свайные фундаменты: характеристика основных элементов. Классификация свай по материалу и способу установки. Виды ростверков и их краткое описание.
Источник: ks5.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Типы свай и виды свайных фундаментов
Свайные фундаменты предназначаются для передачи нагрузки на нижние, большей несущей способности слои грунта.
Сваи-стойки прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на слой практически несжимаемого грунта (обычно на скальную породу).
Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон, в т.ч. и со стороны нижнего конца, сжимаемыми грунтами.
Виды свайных фундаментов:
одиночные сваи, ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами (рис. 11.2,а), свайные кусты (рис. 11.2,6), сплошное свайное поле (рис. 11.2,в).
Что называется сваей?
Сваей называется стержень, погружаемый в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве. Свая передает нагрузку на основание как нижним торцом, так и трением, возникающим по ее боковой поверхности при перемещении.
Верхняя часть сваи называется головой, нижний конец ее ограничивается острием. Между ними находится тело сваи, ограничиваемое ее боковой поверхностью.
Из чего состоит свайный фундамент?
Свайный фундамент состоит из свай, объединенных в верхней части балкой или плитой, именуемыми ростверком. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк. Однако свайный фундамент может состоять и только из одной сваи, которая будет являться продолжением колонны наземной конструкции. Нижняя поверхность ростверка называется его подошвой. Глубиной заложения свайного фундамента называется расстояние от поверхности грунта до плоскости, проведенной через острие свай. (а,б – свайный фундамент с низким роствером; в – свайный фундамент с высоким ростверком)
Чем отличаются высокий и низкий ростверк?
Если подошва ростверка уложена непосредственно на грунт, то такой ростверк называется низким. Если подошва находится существенно выше поверхности грунта, то такой ростверк называется высоким (см.рис.Ф.14.3). В некоторых случаях, например при пучинистых грунтах, подошву ростверка устанавливают несколько возвышающейся над грунтом на величину порядка 20 см. Однако такой ростверк тоже именуется низким. В некоторых случаях, например при устройстве свайных фундаментов в сейсмически опасных районах, головы свай не заводятся в ростверк, а между ними и нижней поверхностью ростверка устраивается амортизирующая песчаная прослойка.
По каким признакам классифицируются сваи?
Все известные сваи классифицируются по трем признакам:
1) По материалу: железобетонные, бетонные, металлические, деревянные;
2) По способу заглубления в грунт:
а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки;
б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;
в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;
г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;
3) По условиям взаимодействия с грунтом:
а) сваи-стойки, передающие нагрузку на грунт нижним концом и опирающиеся на скальные или малосжимаемые прочные грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотные, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E ³ 50 МПа (рис.Ф.14.8,а);
б) висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом (рис.Ф.14.8,б).
Как различают сваи по характеру работы в грунте?
Сваи по характеру передачи нагрузки на грунт подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи (см.рис.Ф.14.8). Сваи-стойки прорезают толщу слабых или недостаточно прочных грунтов и опираются на прочные грунты скальные, полускальные, крупнообломочные, плотные песчаные грунты, глинистые грунты твердой консистенции.
Свая-стойка всю свою нагрузку передает через нижний конец, так как при малых ее перемещениях – осадках не происходит мобилизации сил трения по боковой поверхности. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде. Ее несущая способность определяется прочностью самого материала на сжатие и сопротивлением грунта под нижним концом – острием.
К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Они имеют перемещения под воздействием нагрузок значительно большие, чем сваи-стойки, при этом в работу включаются силы трения, возникающие по боковой поверхности. У висячих свай нагрузка передается основанию не только через нижний конец, но и боковой поверхностью. Нагрузка на такую сваю определяется суммой этих двух воздействий. Таким образом, висячая свая отличается от сваи-стойки тем, что передает нагрузку от веса сооружения не только своим нижним концом, но и боковой поверхностью.
Свая-стойка подобна колонне, которая опирается на несжимаемый грунт и поэтому ее несущая способность определяется только размером ее поперечного сечения. Висячая свая под действием нагрузки перемещается относительно окружающего сжимаемого грунта, при этом на ее боковой поверхности возникает трение, которое оказывает сопротивление внедрению сваи в грунт. Поэтому несущая способность висячей сваи зависит как от площади поперечного сечения, так и от площади боковой поверхности сваи.
Как подразделяются сваи по условиям их изготовления?
По условиям изготовления сваи подразделяются на:
1) предварительно изготовленные на заводе или полигоне и затем погружаемые в грунт;
2) сваи, изготовляемые непосредственно в грунте.
Когда рекомендуется применение пирамидальных, трапецеидальных, ромбовидных свай и свай с уширенной пятой?
Они применяются только как висячие сваи, когда необходимо более полно использовать несущую способность однородного грунта. Ромбовидные сваи рекомендуются, чтобы уменьшить величину касательных сил морозного пучения грунта при промерзании. Сваи с уширенной пятой применяются в слабых грунтах, подстилаемых более прочными с тем, чтобы они работали как сваи-стойки.
Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде
В зависимости от материала различают сваи деревянные, железобетонные, металлические и комбинированные.
Деревянные сваи в настоящее время применяют редко. Такие сваи обычно изготовляют из бревен. На одном конце бревна делают заострение, на другой надевают металлический бугель, который защищает древесину от размочаливания во время забивки. Длина таких свай, как правило, не превышает 12 м.
Железобетонные сваи более универсальны как по сортаменту, так и по форме, чем деревянные. В настоящее время чаще всего используют полнотелые квадратные и пустотелые квадратные или круглые. квадратные сваи делают с размерами поперечного сечения от 0,2х0,2 до 0,4х0,4 м, длиной от 3 до 20 м.
Металлические сваи чаще всего имеют труочатое сечение, в редких случаях — двутавровое или иное сложное сечение, получаемое при сварке прокатных профилей.
Иногда применяют комбинированные сваи, отдельные части которых изготавливают из разных материалов.
Способы погружения готовых свай в грунт
По способу погружения в грунт различают сваи забивные, погружаемые вибрированием, вдавливаемые и ввинчиваемые. Для облегчения погружения свай в песчаные и гравелистые грунты иногда применяют подмыв грунтов» а в пылевато-гли-иистые грунты — электроосмос и бурение лидериых скважин.
Забивные сваи погружают в грунт свайными молотами.
Погружаемые вибрированием сваи целесообразно применять при наличии толщи насыщенных водой песков.
Вдавливаемые сваи применяют там, где для их погружения нельзя использовать динамические воздействия.
Ввинчиваемые сваи целесообразно применять, когда с поверхности залегают слабые грунты, подстилаемые малосжимаемыми, и для устройства фундаментов, работающих на выдергивание.
Сваи, изготавливаемые в грунте
Сваи, изготовляемые в грунте, часто называют набивными. Набивные сваи изготавливаются из бетона и железобетона. При изготовлении набивных свай в выштампованном ложе используют щебень, который втрамбовывается в массив грунта основания в нижней части сваи.
Набивные сваи изготавливают диаметром поперечного сечения до 0,8 м и длиной до 50 м следующим образом. В грунт погружается инвентарная труба с нижним концом, закрытым теряемым башмаком. После забивки трубы в грунт в нее подается бетон, и молот производит частые удары вверх и вниз; при этом от каждого удара труба поднимается на 3-4 см и вновь погружается на 1-2 см. Таким образом бетон трамбуется, а труба извлекается из грунта. Сваи, изготовленные подобным способом, называются частотрамбованными.
К набивным сваям относятся также вибронабивные сваи, которые изготавливают в скважине, образованной путем погружения вибратором инвентарной трубы, закрытой также теряемым затем железобетонным башмаком. Бетонная смесь уплотняется вибрированием. Уширенная пята в основании вибронабивной сваи образуется путем выдавливания из обсадной трубы башмака и одновременно порции бетона, равной по высоте 3-4 диаметрам сваи, и втрамбовывания их в грунт.
Виброштампованные сваи изготавливают, заполняя скважину бетоном с уплотнением ее виброштампом. Такой способ уплотнения бетона в скважине обеспечивает вдавливание бетона в грунт и уширение пяты ствола сваи с уплотнением грунта вокруг сваи.
При необходимости армирования сваи в обсадную трубу устанавливают арматурный каркас из четырех-шести стержней диаметром 14-20 мм и спирали из проволоки диаметром 6 мм с шагом 150 мм.
Взаимодействие свай с окружающим грунтом (процессы, происходящие в грунте при устройстве свайных фундаментов)
При забивке сваи в грунт частицы грунта выдавливаются из-под ее острия в стороны и вверх.При погружении сваи до глубины менее 4d наблюдается выпор грунта на поверхность основания (рис.Ф.14.37,а). Подъем поверхности основания происходит на расстоянии (3-4)d вокруг сваи. Величина подъема основания зависит от влажности грунта.
При дальнейшем погружении сваи наблюдается только внутренний выпор (рис.Ф.14.37,б), что приводит к уплотнению грунта в пределах цилиндрического тела диаметром до (3-5) d в зависимости от вида грунта. Под нижним концом сваи образуется зона, в пределах которой плотность грунта максимальная. Размер этой зоны зависит от вида грунта и его прочностных свойств. В песчаных грунтах после прекращения забивки сваи в этой перенапряженной зоне начинается процесс релаксации напряжений, происходит разуплотнение грунта и размер переуплотненной зоны грунта уменьшается.
В водонасыщенных глинистых грунтах процесс погружения сваи сопровождается разрушением структурных связей и возникновением избыточного давления в поровой воде, что приводит также к выпиранию грунта на поверхность. Это выпирание сопровождается значительным подъемом поверхности грунта и продолжается несколько дней после прекращения процесса забивки сваи. Вокруг висячей сваи возникает напряженно-деформированная зона. Вертикальные сжимающие напряжения имеют максимум непосредственно у сваи, уменьшаясь в радиальном направлении. На расстоянии примерно 3d от оси сваи их величина незначительна и не вызывает уплотнения грунта. Поэтому, чтобы не происходило наложения напряжений от соседних свай, их рекомендуют располагать на расстоянии не менее 3d друг от друга.
Для свай-стоек, опирающихся на более прочные грунты, расстояние между осями свай в уровне их острия принимается равным 1,5d.
Касательные напряжения на боковой поверхности сваи увеличиваются до определенной глубины, оставаясь затем практически постоянными в пределах всей длины ствола сваи. В ряде опытов было отмечено увеличение сил трения с глубиной.
Сколько времени рекомендуется обычно отводить на “отдых” сваи?
Продолжительность “отдыха” сваи, после которого замеряется истинный или действительный отказы для песчаных грунтов, составляет 3-5 суток. В глинистых грунтах он больше: в супесях – 5-10 суток, в суглинках – 15-20 суток, в глинах – 25-30 суток и более
Что такое отказ сваи и чем отличаются ложный и действительный отказы сваи?
Перемещение сваи от одного удара молотом называется отказом сваи. Отказ сваи определяется при достижении сваей проектной отметки. Используя величину отказа, можно определить несущую способность сваи теоретическим методом.
В маловлажных песчаных грунтах несущая способность свай во времени снижается. Это объясняется тем, что под концом сваи при забивке образуется зона уплотнения (рис.Ф.14.33,а), которая после прекращения процесса забивки сваи уменьшается за счет релаксации напряжений, что и приводит к уменьшению первоначальной несущей способности сваи. Это явление подтверждается контрольной добивкой сваи после отдыха – интервала времени. Отказ до отдыха называется ложным, а отказ после отдыха – истинным. Поэтому в песчаных грунтах величина отказа после отдыха будет больше, чем без отдыха. В глинистых грунтах отказ после отдыха будет меньше, чем до отдыха, так как при забивке сваи происходит разрушение структурных связей, рост гидродинамического давления воды и ее движение по стволу сваи вверх , что играет роль смазки, уменьшая в совокупности несущую способность сваи. После отдыха сваи происходит засасывание сваи в грунт за счет частичного восстановления структурных связей.
Взаимодействие свай с окружающим грунтом (процессы, происходящие в грунте при работе свай под нагрузкой)
Сваи трения передают усилия на грунты основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикальных напряжений, возникающих в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание.
При загрузке свайного куста конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянииа между осями свай суммарная эпюра напряжений в плоскости их нижних концов может быть представлена в разрезе в виде сложной фигуры (рис. 11.17,6), у которой максимальное напряжение существенно превышает напряжение, возникающее при загрузке одиночной сваи.
Давление, передаваемое нижним концом одиночной сваи в начале загружения, будет вызывать только упругие деформации грунта; по мере увеличения давления под сваей появится зона уплотнения, при некотором значении давления под сваей возникнет зона пластических деформаций, в которой грунт будет находиться в предельном равновесии. Зона пластических деформаций станет передавать давление от сваи как вниз,* так и в стороны. В этом случае в основании одиночной сваи следует различать три зоны (рис. 11.18): зону предельного равновесия (пластических деформаций) 1, зону уплотнения грунта 2, вону упругих деформаций 3.
При сравнительно частом размещении сваи в кустах развитие зон пластических деформаций ограничивается из-за возникновения в грунте напряженного состояния от загрузки соседних свай. По этой причине устойчивость грунтов под свайным кустом, как правило, существенно выше, чем под одиночными сваями.
Почему при определении сил трения не учитывается вид материала сваи?
При погружении сваи в грунт на ее боковой поверхности образуется грунтовая “рубашка”, которая как бы прилипает к ее боковой поверхности, перемещаясь как единое целое со сваей. Трение возникает не между телом сваи и грунтом, а между грунтовой “рубашкой” и окружающим грунтом. Поэтому силы трения мало зависят от вида материала сваи.
Определение прочности свай по материалу
Наибольшие напряжения сжатия сваи получают в момент забивки. При вертикальной нагрузке от сооружения материал свай, забитых в грунт, чаше всего недогружен. При проверке сваи на сжатие продольный изгиб учитывают как для стержня в упругой среде только на участках относительно мощных слоев слабых грунтов (торф, ил). В остальных грунтах продольный изгиб не учитывают. Если на сваю передаются горизонтальные усилия или моменты, то ее рассчитывают на поперечный изгиб, как стержень в упругой среде.
При сваях, изготовляемых в грунте, качество бетона часто бывает низкое, особенно если бетонирование производится подводным способом. В связи с этим на прочность материала вводится снижающий коэффициент условий работы.
Расчеты свай по прочности материала производят в соответствии с методами проектирования железобетонных и бетонных конструкций.
Определение несущей способности свай-стоек
Несущая способность сваи-стойки зависит от прочности грунта под ее нижним концом и определяется по первой группе предельных состояний по формуле
где γс — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; R — расчетное сопротивление крупнообломочного грунта или скальной породы под нижним концом сваи; А — площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца.
Для забивных, вдавливаемых и погружаемых вибрированием свай, опирающихся нижним концом на разрушенные скальные породы и крупиообломочные грунты с песчаным заполнителем, обычно принимают R = 20 МПа. Высокое расчетное сопротивление грунта объясняется сильным уплотнением грунта под нижним концом свай.
Под набивными сваями вскрываемый плотный пылевато-гли-нистый или крупиообломочиый грунт разуплотняется, поэтому нормативное сопротивление такого грунта можно установить лишь путем испытания его штампами или загрузкой свай статической нагрузкой. Если’нижний конец набивной сваи опирается на невыветрелуго скальную породу, расчетное сопротивление. ее под сваей устанавливается по формуле
где Rc.n —нормативное (среднее арифметическое значение) временное сопротивление скальной породы одноосному сжатию в водойасыщеииом состоянии; yg — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4.
Для повышения значения R приходится заделывать нижний конец сваи в скальную породу. Тогда
где ld — расчетпая глубина заделки набивной сван или сваи-оболочки в скальную породу, принимаемая не менее 0,5 м; df— диаметр заделанной в скальную породу части сван.
Определение несущей способности висячей сваи (практический метод)
Несущая способность висячих свай определяется либо расчетным методом, либо путем забивки опытных свай, а также применением статического зондирования.
Висячие сваи рассчитываются по грунту. Сопротивление погружению сваи возникает под ее пятой-острием (лобовое сопротивление) и по боковой поверхности (сопротивление благодаря мобилизации сил трения). Как и для свай-стоек, лобовое сопротивление зависит от грунтов (плотности и вида песчаных грунтов и показателя текучести глинистых грунтов), а также от глубины погружения нижнего конца. Боковое сопротивление зависит от вида песчаных грунтов, показателя текучести IL глинистых грунтов, от глубины слоя, для которого определяется коэффициент трения. Лобовое сопротивление дается на единицу площади поперечного сечения сваи, поэтому полученная величина R умножается на площадь поперечного сечения A. Боковое сопротивление трению дается на 1 м2 боковой поверхности, поэтому оно умножается на соответствующую площадь боковой поверхности рассматриваемого”пояса”. С глубиной сопротивление трению увеличивается. Сопротивления под острием и по боковой поверхности суммируются. Однако предварительно они умножаются на коэффициент условий работы, который зависит от способа погружения свай.
Определение несущей способности висячей сваи (учёт отрицательных сил трения)
Отрицательное трение может появиться в следующих случаях:
при планировке территории подсыпкой;
при загружении поверхности грунта или пола по грунту длительно действующими полезными нагрузками;
при снятии взвешивающего действия воды в результате понижения уровня подземных вод;
при динамических воздействиях на грунты, способные уплотняться от этих воздействий (рыхлые пески, тиксотропные грунты);
при уменьшении объема грунта, содержащего органические вещества, вследствие биологических процессов;
при замачивании просадочиых грунтов;
при незавершенном уплотнении молодых отложений грунта.
Отрицательное трение возникает тогда, когда окружающий сваю грунт вместо того, чтобы сопротивляться вдавливанию сваи в грунт и создавать силы сопротивления, направленные вверх, наоборот, из-за оседания грунта вокруг сваи тянет ее вниз. В этих расчетах изменяется знак сил трения.
Определение несущей способности висячей сваи (на выдёргивающие нагрузки)
Перемещению сваи вверх препятствует трение по ее боковой поверхности и вес сваи. Несущую способность сваи, работающей на выдергивание, определяют по формуле
где γt— коэффициент надежности по нагрузке, обычно принимаемый равным 0,9; Gp — вес сваи, кН; u — периметр поперечного сечения сван; fi —расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сван по i-му слою грунта, определяемое по табл. 11.3; hi — толщина i-ro слоя грунта в пределах длины сваи; γсf – коэффициенты условий работы грунта по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погружения; γс – коэффициент условий работы сван в грунте, принимаемый равным 1.
Коэффициент условий работы свай в грунте ус при их длине А<4 м принимают равным 0,6, а при А>4 м — равным 0,8. При проектировании линий элетропередачи в случае кратковременных нагрузок значение ус берут несколько большим, согласно СНиП 2.02.03—85.
Значение Fdu можно определять также испытанием свай на выдергивание.
Определение несущей способности висячей сваи (динамический метод)
Динамический способ заключается в нахождении несущей способности сваи по величине отказа при забивке ее на глубину, близкую к проектной.
В формулу для расчета несущей способности входят параметры оборудования, используемого для погружения испытываемой сваи, – энергия падающего молота, вес наголовника и др. Грунт характеризуется только величиной отказа. Чтобы найти величину предельной нагрузки на сваю, рассчитанную по результатам динамических испытаний, ее делят на коэффициент надежности, равный 1,4.
На что затрачивается энергия молота при забивке свай?
Энергия при забивке сваи затрачивается на преодоление сопротивления грунта погружению сваи, на упругие деформации соударяемых молота и сваи, на превращение механической энергии в тепловую, на разрушение головы сваи.
Определение несущей способности висячей сваи (по результатам зондирования).
Статическое зондирование представляет собой вдавливание в грунт штанги с конусом стандартного размера (диаметр его основания 36 мм, угол заострения 60 ° ). Измеряется вдавливающее усилие в зависимости от глубины и с помощью переходных формул находится несущая способность сваи.
Определение несущей способности висячей сваи (метод испытания статической нагрузкой).
Статический метод испытания сваи заключается в том, что к забитой на заданную глубину свае ступенями прикладывается нагрузка, чаще всего создаваемая домкратом, и выжидается стабилизация осадки при данной ступени нагрузки, после чего прикладывается следующая ступень нагрузки. Ступени составляют обычно 1/10-1/15 ожидаемой величины предельной нагрузки. После этого строится график зависимости осадки от нагрузки, причем за предельную принимается нагрузка, вызывающая 20 % осадки от предельной для проектируемого здания или сооружения. Эта нагрузка делится на коэффициент надежности, равный 1,2.
Расчёт несущей способности свай при действии горизонтальных нагрузок.
Если свая загружена горизонтальной нагрузкой или моментом, она подвергается изгибу. Смещению сваи в горизонтальном направлении препятствует грунт, оказывая сопротивление. При таком смещении сваи грунт уплотняется и сопротивление его все возрастает, в самых поверхностных слоях наблюдается выпор грунта. В связи с этим определить сопротивление сваи при воздействии горизонтальной нагрузки довольно сложно.
Поскольку сооружения, как правило, не допускают существенных горизонтальных смещений, расчет чаще всего ведется по деформациям. При этом, если нет других ограничений, в качестве допустимого принимают смещение, равное 1 см. С целью увеличения жесткости системы ростверк — свая голову сваи прочно заделывают в ростверке. При этом горизонтальное смещение сваи уменьшается.
/ Chast_3 Типы свай и виды свайных фундаментов С вайные фундаменты предназначаются для передачи нагрузки на нижние, большей несущей способности слои грунта. Сваи-стойки прорезают всю
Источник: studfiles.net
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Станьте первым!