Свайный фундамент схема: Чертеж свайного фундамента: принципы разработки, примеры

Содержание

Расчет количества винтовых свай для свайного фундамента каркасного дома

Расчет свайного фундамента для каркасного дома — обязательный этап проектирования. «Каркасники» относятся к легким постройкам, которые не оказывают чрезмерной нагрузки на основание. Несмотря на это, нужно точно определить количество опорных элементов, размер сечения и длину свай, шаг их установки, а также подобрать материал для обвязочного пояса. Точные расчеты обеспечивают устойчивость здания на любом типе грунта, не увеличивая при этом расходы на строительство.

Подготовка основания

В первую очередь необходимо подготовить площадку для строительства. Подготовка выполняется в несколько этапов:

Расчистка участка. С территории убирают бурьян и кустарник, выкорчевывают пни, собирают и вывозят строительный мусор.

Разметка стройплощадки. С помощью бечевки или цветной строительной лески и деревянных колышков размечают контур будущего фундамента. Приямками дополнительно отмечают точки ввинчивания опор.

Подготовка подъезда. Обеспечивают удобный подъезд к месту складирования свай и материалов для монтажа обвязки.

Подготовка инструментов. Для строительства фундамента на винтовых сваях потребуется пузырьковый уровень на магните, лом, болгарка с диском по металлу, сварочный аппарат, стальная труба длиной 4 м и диаметром 25-30 мм.

Для завинчивания свайных опор нужно как минимум два человека, поэтому нужно будет заручиться поддержкой одного или двух помощников. Если навыков сварочных работ нет, то лучше пригласить сварщика.

Сколько свай нужно для каркасного дома

При расчете количества свайных элементов нужно учитывать следующие принципы:

Максимальный шаг монтажа винтовых опор для строительства каркасного дома не должен превышать 3 метров, минимальный — 2 метра.

Опорные элементы обязательно устанавливаются под углы постройки, по линии прохождения несущих межкомнатных стен и на их стыках, по контуру крыльца, веранды или террасы.

Если дом проектируется с мансардным или полноценным вторым этажом, то сваи устанавливаются по всей площади фундамента с одинаковым шагом.

Какой диаметр оголовков выбрать

На верхнюю часть каждой сваи надевают и приваривают оголовок. Конструкция имеет вид стальной пластины с приваренным к ней «стаканом». Чтобы сделать место соединения элементов более надежным и прочным, используют косынки, которые выполняют функции ребер жесткости. Толщина пластины от 3,0 до 6,0 мм, количество косынок может быть 2,3 или 4 штуки.

Оголовки воспринимают на себя нагрузку от веса постройки и равномерно распределяют ее на все опоры и основание. Поскольку на плоскость оголовка приходится большая нагрузка, нужно правильно выбрать его размер. Чаще всего для свайных фундаментов используют оголовки с круглой площадкой диаметром от 120,0 до 200,0 мм, с площадками квадратной и прямоугольной формы размером от 150х200 до 250х300 мм.

Расчет свайного поля под каркасный дом

Для постройки каркасных домов высотой в один этаж, как правило, используются сваи диаметром 89,0 мм и несущей способностью от 3 до 5 тонн. Коттеджи с мансардой или полноценным вторым этажом строят на сваях диаметром 108,0 мм. Одна такая опора выдерживает нагрузку от 5 до 7 тонн.

При выполнении расчета свайного поля под дом, особое внимание нужно уделить выбору длины свай. Именно от этого параметра зависят показатели прочности всего сооружения. При недостаточной длине опорных элементов фундамент может просесть и деформироваться.

Чтобы определить оптимальную длину свайных конструкций, нужно учитывать:

состав и плотность почвы на участке застройки;

особенности рельефа — наличие склона или перепадов по высоте.

Если на участке не проводились геологические изыскания, то свойства грунта можно определить самостоятельно. Для этого нужно выкопать яму глубиной 0,5-0,7 м в самой низкой части участка. Если на глубине 0,3-0,4 м будет песок или глина, то можно использовать сваи длиной 2,5 м. Если обнаруживается неплотная почва, торфяник или плывун, то нужно пробурить скважину. Бурение скважины продолжается до той глубины, пока на лопастях бура не появятся комки глины или песок. После этого нужно замерить глубину залегания стабильных грунтов с помощью шнура с грузом. К величине 2,5 м прибавляют длину, отмеченную при помощи шнура.

При наличии на участке перепадов по высоте длина свайных опор увеличивается. При разнице высот более 0,5 м к длине сваи добавляется по 50 см. Например, если на участке для фундамента 6х7 м разница по высоте составляет 1,0 м, то в самой нижней отметке будут устанавливаться сваи длиной 2,5 м, в средних рядах — 3,0 м, в крайнем верхнем ряду — 3,5 м. Разница уровней вычисляется с помощью отвеса, водяного уровня или нивелира.

Важно! Как показывает практика, при строительстве свайных фундаментов на сложном рельефе, нижним сваям часто не хватает 25-30 см длины. Поэтому лучше брать опоры с запасом по длине.

Инструкция по расчету количества свай для свайно-винтового фундамента каркасника

Для расчетов потребуется начертить контур будущего фундамента.

Чтобы рассчитать, сколько свай потребуется, на плане или схеме нужно схематично отметить точки установки угловых опор.

Опорные столбы также будут устанавливаться в местах пересечения несущих перегородок.

По периметру фундамента размечаются опорные столбы с шагом 2-3 м.

Если проектом дома предусмотрено строительство камина или печи, то для них потребуется отдельное основание, независимое от основного фундамента.

Дополнительно отмечаются сваи для эркера, террасы, веранды, крыльца или пристроенного навеса.

Заключительный этап — после нанесения схемы свайного поля на план фундамента, рассчитывается общее количество винтовых свай.

Инструкция + Видео и Фото!

Свайный фундамент с ростверком

Еще с давних времен в местностях, где высока вероятность подтопления строений – здания строили с использованием свайных фундаментов. Раньше сваи преимущественно изготавливались из дерева, обработанного природными асептическими материалами. Забивались сваи при помощи механических копров, приводимых в движение мускульной силой или лошадьми. Несмотря на то, что такой процесс занимал довольно много времени с отбирал много сил – результат получался вполне допустимым 0 здание приподнималось над землей и вероятным уровнем затопления.

Чертеж буронабивного фундамента

Также свайный фундамент может применяться при строительстве на слабых грунтах, которые могут сильно сжиматься под тяжестью конструкции дома. Обычный ленточный фундамент на таких участках установить нельзя.

Существует две основных разновидности фундамента на вынесенных опорах: свайный и столбчатый. В принципе это одно и тоже – конструкция дома при их использовании опирается на сваи-столбы, которые поднимают строение над поверхностью земли. Разница в терминологии в основном вызвана технологиями изготовления фундамента.

В случае столбчатого фундамент опоры-столбы отливаются в ямах, выкопанных в грунте и наращиваются с помощью опалубки до необходимого уровня.

В случае свайных фундаментов свая изготавливается заранее. Она может быть изготовлена из разных материалов. Существуют железобетонные сваи, которые изготавливаются промышленным способом на заводах ЖБИ. Такие сваи, напоминающие гигантские гвозди заколачиваются в землю по предварительно проведенной разметке с использованием преимущественно механических устройств: пневматических или дизельных молотов.

Фундамент с ростверком — схема

Кое-где еще используются и деревянные сваи. Для того, чтобы она хорошо вошла в землю – на ее конец одевается специальный наконечник из металла. Также из металла формируется и кольцо, которое охватывает ту часть бревна, по которому наносятся удары. Таким образом деревянная свая защищается от расщепления. Деревянные сваи как правило изготавливаются из хвойного дерева. Особой популярностью пользуется лиственница, потому что от контакта с грунтовыми водами она только увеличивает свою плотность. После забивки сваи обрезаются по одному уровню.

В последнее время большой популярностью пользуется винтовые сваи. Это строительное «ноу-хау» пришло к нам из сооружений прибрежной инфраструктуры и широко использовалось военными инженерами. Винтовая свая — это конструкция из покрытой специальным составом толстостенной металлической трубы, на конце которой, на заостренном участке имеют лопасти. При повороте такая труба действует по принципу шурупа, вкручиваясь в землю.

Образец винтовых свай

В отличии от железобетонных свай, которые невозможно забить в землю без использования строительной техники – винтовые сваи диаметром до 1200 миллиметров вполне можно вкрутить в землю вручную. В этом процессе обычно задействуются три человека – двое вращают вороток, поворачивая сваю, а третий стоит возле сваи и по строительному уровню контролирует ее вертикальное положение. После того, как винтовая свая вкручена – ее обрезают с разметкой по лазерному уровню и внутрь ее заливают бетонный раствор.

На фото изображены классические железобетонные сваи

Буронабивной свайный фундамент

В том случае, если на вашем участке имеется вспучиваемый грунт (то есть земля с большим содержанием влаги, которая в зимнее время замерзает и поднимает почву) имеет смысл использовать фундамент с буронабивными сваями.

Внутри скважины размещается армирующая конструкция из металлического прутка. Прутки выводятся на уровень выше желаемого горизонта фундамента. В дальнейшем они будут использоваться как задел для арматурного пояса ростверка.

Внутрь опалубки заливается бетон с высокой прочностью. Заливаемый бетон необходимо уплотнять.

Полное созревание бетонного столба происходит примерно через месяц.

Ростверк для столбчатого фундамента

Формируем ростверк для столбчатого фундамента

Ростверк представляет собой горизонтальную раму, которая соединяет вместе находящиеся в земле сваи или столбы. Для его строительства применяются металлические направляющие. Также горизонтальный ростверк можно сформировать из бетонной отливки.

Ростверк для столбчатого фундамента

Обратите внимание, что в свайном фундаменте с ростверком между нижней поверхностью ростверка может иметься зазор, который предназначен для компенсации возможной деформации грунта.

Опалубку на сваях можно заливать в построенную опалубку. Металлическая арматура для каркаса ростверка соединяется с торчащей арматурой свай. Высота такого монолитного ростверка не должна быть менее 30 сантиметров, ширина же рассчитывается исходя из используемого строительного материала стен.

Опалубка для свайного фундамента с ростверком

Такой фундамент позволит исключить контакт между конструкцией дома и грунтом. Это особенно важно в регионах с холодным климатом. Так в зонах вечной мерзлоты дома и другие строения возводятся исключительно на свайных фундаментов.

Однако в таком доме невозможно устроить подвальное или цокольное помещение. Существует вариант, когда пространство между сваями может быть заполнено другим строительным материалом, но такая конструкция не обеспечит достаточной жесткости.

В рубрике Фундамент на винтовых сваях

Сохранить и поделиться:

Проект свайного фундамента — Structville

Содержание

Глубокие фундаменты используются, когда слой грунта под конструкцией не способен выдержать нагрузку с допустимой осадкой или достаточной защитой от разрушения при сдвиге. Двумя распространенными типами глубоких фундаментов являются колодезные фундаменты (или кессоны) и свайные фундаменты. Сваи представляют собой относительно длинные тонкие элементы, которые забиваются в землю или забиваются на месте. Конструкция свайного фундамента включает в себя обеспечение соответствующего типа, размера, глубины и количества свай для поддержки нагрузки надстройки без чрезмерной осадки и снижения несущей способности. Глубокие фундаменты более дороги и технически более дороги, чем мелкие фундаменты.

Свайные фундаменты можно использовать в следующих случаях;

Если верхний слой (слои) грунта сильно сжимаем и слишком слаб, чтобы выдержать нагрузку, передаваемую надстройкой, для передачи нагрузки на нижележащую коренную породу или более прочный слой грунта используются сваи. Когда коренная порода не встречается на разумной глубине ниже поверхности земли, используются сваи для постепенной передачи структурной нагрузки на почву. Сопротивление приложенной конструкционной нагрузке определяется в основном сопротивлением трению на границе грунт-свая.
При воздействии горизонтальных сил свайные фундаменты сопротивляются изгибу, сохраняя при этом вертикальную нагрузку, передаваемую надстройкой. Такая ситуация обычно встречается при проектировании и строительстве подпорных конструкций и фундаментов высотных сооружений, подверженных воздействию сильного ветра и/или землетрясений.
Во многих случаях грунты на участке предлагаемого строения могут быть расширяющимися и просадочными. Эти почвы могут простираться на большую глубину под поверхностью земли. Экспансивные почвы набухают и сжимаются по мере увеличения и уменьшения содержания влаги, и давление набухания таких почв может быть значительным. При использовании мелкозаглубленного фундамента конструкция может получить значительные повреждения.
Фундаменты некоторых конструкций, таких как опоры линий электропередач, морские платформы и подвальные маты ниже уровня грунтовых вод, подвергаются подъемным силам. Иногда для этих фундаментов используются сваи, чтобы противостоять подъемной силе.
Устои и опоры мостов обычно сооружаются на свайных фундаментах, чтобы избежать возможной потери несущей способности мелкозаглубленного фундамента из-за эрозии почвы на поверхности земли

Рисунок 1 : Схематическое изображение свайного фундамента

Классификация свай

Сваи можно классифицировать несколькими способами на основе различных критериев:

( a ) Функция или действие
( b ) Состав и материал
( c 9 0030 ) Способ установки

Классификация на основе функции или действия

Сваи могут быть классифицированы следующим образом на основе функции или действия:

пропуская мягкую почву или воду.

Висячие сваи
Используются для передачи нагрузок на глубину во фрикционном материале за счет поверхностного трения по поверхности сваи.

Натяжные или подъемные сваи
Подъемные сваи используются для анкеровки конструкций, подвергающихся подъему из-за гидростатического давления или опрокидывающего момента из-за горизонтальных сил.

Сваи уплотнения
Сваи уплотнения используются для уплотнения рыхлых зернистых грунтов с целью увеличения несущей способности. Поскольку от них не требуется нести какую-либо нагрузку, от материала может не потребоваться прочность; на самом деле, песок может быть использован для формирования кучи. Свайная труба, приводящаяся в движение для уплотнения почвы, постепенно вынимается, а на ее место засыпается песок, образуя «песчаную кучу».

Анкерные сваи
Эти сваи используются для обеспечения горизонтального натяжения от шпунтовых свай или воды.

Отбойные сваи
Применяются для защиты береговых сооружений от ударов кораблей и других плавучих объектов.

Шпунтовые сваи
Шпунтовые сваи обычно используются в качестве переборок или отсечек для уменьшения просачивания и подъема в гидротехнических сооружениях.

Сваи
Используются для противодействия горизонтальным и наклонным нагрузкам, особенно в сооружениях перед водой.

Сваи с боковой нагрузкой
Используются для поддержки подпорных стен, мостов, плотин и причалов, а также в качестве отбойных устройств при строительстве гавани.

Классификация по материалу и составу

Сваи можно классифицировать по материалу и составу следующим образом:

Деревянные сваи
Изготовлены из качественной древесины. Длина может достигать примерно 8 м; сращивание принято для большей длины. Диаметр может быть от 30 до 40 см. Деревянные сваи хорошо работают как в полностью сухом, так и в погруженном состоянии. Чередование влажных и сухих условий может сократить срок службы деревянной сваи; чтобы преодолеть это, применяется креозотинг. Максимальная расчетная нагрузка составляет около 250 кН.

Стальные сваи
Обычно это двутавровые сваи (катаные Н-образные), трубчатые или шпунтовые (катаные профили правильной формы). Они могут выдерживать нагрузки до 1000 кН и более.

Рисунок 2 : Стальные сваи двутаврового сечения

Бетонные сваи
Они могут быть сборными или монолитными. Сборные сваи армированы, чтобы выдерживать нагрузки при обработке. Им требуется место для литья и хранения, больше времени для отверждения и тяжелое оборудование для обработки и вождения. Набивные сваи устанавливаются путем предварительной выемки грунта, что исключает вибрацию, возникающую при забивке и погрузочно-разгрузочных работах.

Рисунок 3 : Сборные железобетонные сваи

Композитные сваи
Они могут быть изготовлены из бетона и дерева или из бетона и стали. Они считаются подходящими, когда верхняя часть сваи должна выступать над уровнем грунтовых вод. Нижняя часть может быть из необработанной древесины, а верхняя часть из бетона. В противном случае нижняя часть может быть из стали, а верхняя из бетона.

Классификация по способу установки

Сваи также могут быть классифицированы следующим образом по способу установки:

Забивные сваи
Деревянные, стальные или сборные железобетонные сваи можно забивать вертикально или под наклоном. Если они наклонены, их называют «бэттерными» или «сгребающими» стопками. Для забивки свай применяют сваебойные молоты и сваебойное оборудование.

Сваи монолитные
Можно монолитно заливать только бетонные сваи. Просверливаются отверстия и заливаются бетоном. Это могут быть прямобурые сваи или они могут быть «недорасширенными» с одним или несколькими бульбами через определенные промежутки времени. В соответствии с требованиями могут использоваться подкрепления.

Забивные и монолитные сваи
Комбинация обоих типов. Можно использовать кожух или скорлупу. Куча Franki относится к этой категории.

Однако самым распространенным типом свайного фундамента в Нигерии являются буронабивные сваи с использованием непрерывного шнека (CFA).

Проектирование свайного фундамента

Раздел 7 EN 1997-1:2004 посвящен геотехническому проектированию свайного фундамента. Существуют некоторые стандарты проектирования, посвященные проектированию и строительству свайных фундаментов. Упомянутый стандарт проектирования является частью Еврокод 3 для проектирования стальных свай:

EN 1993-5: Еврокод 3, часть 5: Проектирование стальных конструкций – забивка свай

Другие стандарты, на которые можно ссылаться при выполнении работ по забивке свай являются;

EN 1536:1999 – Буронабивные сваи
EN 12063:1999 – Шпунтовые стены
EN 12699:2000 – Сваи смещения
EN 14199:2005 – Микросваи

Подходы к проектированию свайных фундаментов

Согласно пункт 7. 4(1)P EN 1997-1, расчет свай должен основываться на одном из следующих подходов:

Результаты испытания на статическую нагрузку, соответствие которых с помощью расчетов или иным образом подтверждено другим соответствующим опытом
Эмпирические или аналитические методы расчета, обоснованность которых подтверждена испытаниями на статическую нагрузку в сопоставимых ситуациях
Результаты испытаний на динамическую нагрузку, достоверность которых подтверждена испытаниями на статическую нагрузку в сопоставимых ситуациях.
Наблюдаемые характеристики сопоставимого свайного фундамента при условии, что этот подход подтверждается результатами исследования площадки и наземных испытаний.

Испытание статической нагрузкой является наилучшим способом проверки несущей способности свай, однако оно не очень привлекательно, поскольку требует больших затрат времени и средств. Традиционно инженеры проектировали свайные фундаменты на основе расчетов теоретической механики грунтов. Наиболее распространенный подход состоит в том, чтобы разделить почву на слои и присвоить свойства почвы каждому слою. Наиболее важными параметрами грунта, заданными для каждого слоя, являются сцепление (C) и угловое внутреннее трение (ϕ). Эти два свойства позволят быстро определить коэффициенты несущей способности для оценки несущей способности сваи.

По профилю грунта трение вала о сваю из разных слоев суммируется для получения общего сопротивления трению вала сваи. Сопротивление основания сваи также определяется на основе свойств грунта слоя, принимающего наконечник сваи.

Рисунок 4 : Свая в слоистом грунте

Следовательно, предельное сопротивление сваи Q _u ;

Q _u = ∑Q _с + Q _b —— (1)

Q _с = Сопротивление вала = q _с A _с
Q _b = Сопротивление основания = q _b A _b

Где q _s – единичное сопротивление ствола сваи и А _s — площадь поверхности сваи, для которой применим q _s . A _b — площадь поперечного сечения основания сваи, а q _b — сопротивление основания.

Для сваи в несвязном грунте (C = 0)
Q _s = q ₀ K _s tanδA _s —— (2)

90 020 Для сваи в связном грунте (ϕ = 0)
Q _s = αC _u A _s —— (3)

Где;
q ₀ — среднее эффективное давление вскрышных пород на глубину погружения сваи, для которого применим K _s tanδ.
K _s коэффициент бокового давления грунта
δ — угол трения о стенки
C _u — средняя прочность недренированной глины на сдвиг вдоль ствола
α — коэффициент сцепления.

Типичные значения δ и K _s приведены в таблице ниже;

С другой стороны, типичные уравнения для расчета сопротивления основания одиночной сваи приведены ниже;

Q _b = Базовое сопротивление = q _b A _b
Где q _b — единичное базовое сопротивление сваи и A _b – площадь основания сваи.

Для сваи в несвязном грунте (C = 0)
Q _b = q ₀ N _q A _b —— (4)

Для свай в связном грунте (ϕ = 0)
Q _b = c _b N _c A _b —— (5)

Для сваи в грунте c-ϕ;
Q _b = (c _b N _c + q ₀ N _q )A _b —— (6)

Где N _q и N _c — коэффициенты несущей способности.

Таким образом, чтобы конструкция считалась приемлемой, приложенная нагрузка ≤ Предельная грузоподъемность/Запас прочности. Коэффициент безопасности обычно колеблется в пределах от 2,0 до 3,0 и зависит от качества проведенных исследований грунта.

Расчет свайного фундамента по Еврокоду 7

EN 1997-1:2004 позволяет определять сопротивление отдельных свай;

формулы статической сваи, основанные на параметрах грунта
прямые формулы, основанные на результатах полевых испытаний
результаты испытаний сваи статической нагрузкой
результаты испытаний на динамический удар
формулы забивки свай и
анализ волнового уравнения

В соответствии с пунктом 7. 6.2.1 (1)P, чтобы продемонстрировать, что свайный фундамент будет выдерживать расчетную нагрузку с достаточной защитой от разрушения при сжатии, для всех расчетных предельных состояний нагрузки и сочетаний нагрузок должно выполняться следующее неравенство:

F _c,d ≤ R _c,d —— (7)

Где F _c,d — расчетная осевая нагрузка на сваю, а R _c,d — сопротивление сжатию куча. F _c,d должен включать вес самой сваи, а Rc,d должен включать давление грунта на основание фундамента. Тем не менее, эти два элемента могут быть проигнорированы, если они аннулируются приблизительно. Их не нужно отменять, если сопротивление вниз велико, или когда почва очень легкая, или когда свая выступает над поверхностью земли.

Для групповых свай расчетное сопротивление принимается как наименьшее из сопротивления сжатию свай, действующих по отдельности, и сопротивления сжатию свай, действующих как группа (несущая способность блока). Согласно пункту 7. 6.2.1(4), сопротивление сжатию группы свай, действующей как блок, можно рассчитать, рассматривая блок как единую сваю большого диаметра.

Статические формулы свай, основанные на параметрах грунта

Методы оценки прочности свайного фундамента на сжатие по результатам грунтовых испытаний должны быть установлены на основе испытаний свай под нагрузкой и на основе сопоставимого опыта. Как правило, прочность сваи на сжатие определяется из:

Ч _{в, д} = Р _{б, д} + Р _{с, д} —— (8)

Где;
R _b,d = R _b,k /γ _b
R _s,d = R _s,k /γ _s

9000 2 Значения частных коэффициентов могут быть установлены Национальное приложение. Рекомендуемые значения для постоянных и переходных ситуаций приведены в таблицах A6, A7 и A8 стандарта EN 1997-1:2004 для забивных, буронабивных свай и свай CFA соответственно;

Таблица 1 (Таблица A6): Коэффициенты парциального сопротивления (γ _R ) для забивных свай

905 83

Таблица 2 (Таблица A7): Частичные коэффициенты сопротивления (γ _R ) для буронабивных свай

Сопротивление	R1	R2	R3	R4
Основание	γ _b	1,0	1,1	1,0 9 0488	1,3
Вал (сжатие)	γ _s	1,0	1,1	1,0	1,3
давление)	γ _t	1,0	1,1	1,0	1,3
Вал в растяжении	γ _s;t	1,25	1,15	1,1	1,6

Сопротивление

Символ

R1 904 88

Основание

γ _b

1,25

1,1

1,0

1,6

Вал (сжатый ион)

γ _с

1,0

1,1

1,0

1,3

Общий/комбинированный (сжатие)

γ _{t 90 238}

1,15

1,1

1,0

1,5

Вал на растяжение

γ Таблица 3 ( Таблица A8): Коэффициенты парциального сопротивления (γ _R ) для винтовых свай с непрерывной спиралью (CFA)

Сопротивление	Символ	R1	9002 0 R2	R3	R4
	γ _b	1,1	1,1	1,0	1,45
Вал (сжатие)	γ 9023 7 с	1,0	1,1	1,0	1,3
Суммарная/комбинированная (сжатие)	γ _t	1,11 9 0488	1. 1	1.0	1.4
Вал натянут	γ _s;t	1,25	1,15	1,1	1,6

Характеристические значения R _b,k и R _s,k определяется из;

Р _с,к = Р _b,k + R _s,k = (R _b,cal + R _s,cal )/ξ = R _c,cal /ξ = min[R _{c,cal(среднее)} /ξ ₃ ; R _c,cal(min) /ξ ₄ ] —— (9)

где ξ ₃ и ξ ₄ — коэффициенты корреляции, зависящие от числа профилей испытаний, n. Значения коэффициентов корреляции могут быть установлены Национальным приложением. Рекомендуемые значения приведены в таблице A10 стандарта EN 1997-1:2004. Для конструкций с достаточной жесткостью и прочностью для передачи нагрузок от «слабых» свай к «сильным» коэффициенты ξ ₃ и ξ ₄ можно разделить на 1,1 при условии, что это число не меньше 1,0.

Характеристические значения могут быть получены путем вычисления:
R _b,k = A _b q _b,k —— (11)
R _s,k = ∑A _{s,i 9 0238 к _s,i,k —— (12)}

где q _b,k и q _s,i,k — характеристические значения сопротивления основания и трения вала в различных параметры.

Для оценки трения ствола сваи и торцевой опоры по параметрам грунта могут применяться следующие зависимости;

Связные грунты;
q _s,k = σ _v ‘k _s tanδ —— (13)
q _b,k = σ _v ‘ N 9 0237 q —— (14)

Связный грунт или слабая порода (аргиллит)
q _s,k = αC _u —— (15)
q _b,k = C _u N _c —— (16)

Коэффициент сцепления (α) можно узнать из таблицы или определить по результатам испытания на неограниченное сжатие (UCS). Для свай в глине N _c обычно принимают равным 9,0.

Рисунок 5 : Связь между коэффициентом сцепления и сцеплением недренированного грунта

Обычно рекомендуется, чтобы Cu < 40 кПа, α принималось равным 1,0.

Рисунок 5: Зависимость между коэффициентом сцепления и прочностью грунта на неограниченное сжатие

Расчет свайного фундамента с использованием статической нагрузки сваи

Методика определения сопротивления сваи сжатию по результатам испытаний статической нагрузкой основана на анализе сопротивления сжатию, R _c,m , значений, измеренных при испытаниях статической нагрузкой на одна или несколько пробных свай. Пробные сваи должны быть того же типа, что и сваи фундамента, и должны быть заложены в том же слое.

Важным требованием, изложенным в Еврокоде 7, является то, что интерпретация результатов испытаний сваи под нагрузкой должна учитывать изменчивость грунта на площадке и изменчивость из-за отклонения от обычного метода установки сваи. Другими словами, необходимо тщательно изучить результаты исследования грунта и результаты испытаний сваи под нагрузкой. Результаты испытаний сваи под нагрузкой могут привести, например, к выделению различных «однородных» частей площадки, каждая из которых имеет свое особое сопротивление сжатию сваи.

Чтобы использовать результаты испытаний на статическую нагрузку для проектирования свайного фундамента, определите характеристическое значение R _c,k из измеренного сопротивления грунта R _c,m, используя следующую формулу:

R _c,k = Min{ (R _c,m ) _{среднее} /ξ ₁ ; (R _c,m ) _min /ξ ₂ } —— (17)

где ξ ₁ и ξ ₂ — коэффициенты корреляции, связанные с количеством n испытанных свай, и применяются к среднее (R _c,m ) _{означает} и к низшему (R _c,m ) _мин R _c,m соответственно. Рекомендуемые значения для этих коэффициентов корреляции, приведенные в Приложении А, предназначены, прежде всего, для охвата изменчивости грунтовых условий на площадке. Однако они могут также охватывать некоторую изменчивость из-за влияния установки свай.

Расчетное сопротивление сжатию сваи R _c,d получают путем применения частного коэффициента γt к общему характеристическому сопротивлению или частных коэффициентов γs и γb к характеристическому сопротивлению ствола и характеристическому сопротивлению основания, соответственно, в соответствии с следующие уравнения:

R _c,d = R _c,k /γ _t —— (18)
или
R _c,d = R _b,k /γ _b + Р _{с ,k} /γ _s —— (19)

R _c,d для постоянных и переходных ситуаций можно получить по результатам испытаний сваи под нагрузкой с использованием DA-1 и DA-2 и рекомендуемых значений для Частные коэффициенты γ _t или γ _s и γ _b приведены в таблицах A.6, A.7 и A.8 EN 1997-1:2004.

Свайные фундаменты. Проектирование зданий

Содержание

1 Что такое фундамент?
2 Как классифицируются фонды?
3 Что такое свайные фундаменты?
4 Какие бывают свайные фундаменты?
- 4. 1 Сваи концевые
- 4.2 Висячие сваи
- 4.3 Забивные сваи
- 4.4 Буронабивные сваи
5 Другие типы свай
- 5.1 Винтовые сваи
- 5.2 Микросваи
- 5.3 Свайные стены
- 5.4 Геотермальные сваи
- 5.5 Смежные сваи
- 5.6 Прочее
6 Какое сваебойное оборудование используется?
7 Наголовники и балки свай
8 Сваи для испытаний
9 Статьи по теме Проектирование зданий

Фундаменты обеспечивают поддержку конструкций, передавая их нагрузку слоям грунта или горных пород, которые имеют достаточную несущую способность и подходящие характеристики осадки. Существует очень широкий спектр доступных типов фундаментов, подходящих для различных применений, в зависимости от соображений, таких как:

Характер нагрузки, требующей поддержки.
Грунтовые условия.
Наличие воды.
Прочность материалов.
Стоимость.
Доступность.
Чувствительность к шуму и вибрации.
Близость к другим строениям.
Нагрузка на сваи.

В широком смысле фундаменты можно разделить на неглубокие и глубокие. Неглубокие фундаменты обычно используются там, где нагрузки, создаваемые конструкцией, малы по сравнению с несущей способностью поверхностных грунтов. Глубокие фундаменты необходимы там, где несущая способность поверхностных грунтов недостаточна для выдерживания приложенных нагрузок, и поэтому они передаются более глубоким слоям с более высокой несущей способностью.

Свайные фундаменты — фундаменты глубокого заложения. Они состоят из длинных тонких столбчатых элементов, обычно изготавливаемых из стали или железобетона, а иногда и из дерева. Фундамент считается «свайным», если его глубина более чем в три раза превышает его ширину (см. Atkinson, 2007).

Свайные фундаменты в основном используются для передачи нагрузок от надстроек через слабые, сжимаемые слои или воду на более прочный, более компактный, менее сжимаемый и более жесткий грунт или горную породу на глубине, увеличивая эффективный размер фундамента и выдерживая горизонтальные нагрузки . Обычно они используются для больших сооружений и в ситуациях, когда почва не подходит для предотвращения чрезмерной осадки.

Сваи можно классифицировать по их основной конструктивной функции (торцевая опора, трение или их комбинация) или по способу их изготовления (смещения (забивные) или замены (буронабивные)).

Опорные сваи тренируются в основном в области носка сваи, опираясь на твердый слой. Свая передает нагрузку непосредственно на твердые слои, а также получает боковое закрепление от грунта.

Дополнительную информацию см. в разделе «Опорные сваи».

Висячие (или плавающие) сваи развивают большую часть несущей способности сваи за счет касательных напряжений по сторонам сваи и подходят для случаев, когда более твердые слои залегают слишком глубоко. Свая передает нагрузку на окружающий грунт за счет трения между поверхностью сваи и грунтом, что фактически снижает давление в баллоне.

Для получения дополнительной информации см. «висячие сваи».

Забивные (или подвижные) сваи забивают, вдавливают, вибрируют или ввинчивают в землю, смещая материал вокруг ствола сваи наружу и вниз, а не удаляя его.

Забивные сваи используются в морских условиях, они устойчивы в мягких продавливаемых грунтах и могут уплотнять рыхлый грунт.

Различают две группы забивных свай:

Забивка на месте: Либо с постоянным бетонным или стальным кожухом, либо с временным кожухом.
Готовые: сборные конструкции из дерева, бетона или стали за пределами площадки.

Дополнительную информацию см. в разделе «Забивные сваи».

Буронабивные (или сменные) сваи удаляют грунт, чтобы сформировать отверстие для сваи, которая заливается на месте. Применяются преимущественно в связных грунтах для формирования висячих свай и при устройстве свайных фундаментов вблизи существующих зданий.

Буронабивные сваи более популярны в городских районах, так как они обеспечивают минимальную вибрацию, их можно использовать там, где высота потолка ограничена, нет риска пучения и где может потребоваться изменение их длины.

Дополнительную информацию см. в разделе «Буронабивные сваи».

Если бурение и заливка происходят одновременно, сваи называются шнековидными сваями (CFA).

Винтовые сваи имеют спираль возле носка сваи, поэтому их можно завинчивать в землю. Процесс и концепция аналогичны ввинчиванию в дерево.

Дополнительную информацию см. в разделе «Фундаменты на винтовых сваях».

Микросваи (или минисваи) используются там, где доступ ограничен, например, для подпирания конструкций, затронутых осадкой. Их можно вбить или привинтить на место.

Для получения дополнительной информации см. «микростопки».

Свайные стены можно использовать для создания постоянных или временных подпорных стен. Они формируются путем размещения свай вплотную друг к другу. Это могут быть близко расположенные смежные свайные стенки или смыкающиеся секущиеся свайные стенки, которые в зависимости от состава вторичных промежуточных свай могут быть жесткими/мягкими, жесткими/твердыми или жесткими/жесткими секущимися стенками.

Для получения дополнительной информации см. «Свайная стенка», «Шпунтовые сваи и секущая свайная стенка».

Геотермальные сваи объединяют свайные фундаменты с замкнутыми системами геотермальных тепловых насосов. Они обеспечивают поддержку конструкции, а также действуют как источник тепла и поглотитель тепла.

По сути, тепловая масса земли позволяет зданию накапливать нежелательное тепло от систем охлаждения и позволяет тепловым насосам обогревать здание зимой. Как правило, геотермальные тепловые насосы извлекают тепло из земли с помощью подземных труб, проложенных горизонтально или вертикально в земле. В геотермальных сваях петли труб укладываются вертикально внутри самих свай.

Дополнительную информацию см. в разделе «Геотермальные свайные фундаменты».

Гройны в прибрежном строительстве (CIRIA C793), опубликованном CIRIA в 2020 году, определяют смежные сваи как; «…монолитные бетонные сваи, непосредственно примыкающие друг к другу или соприкасающиеся друг с другом. Иногда используется для свай из досок.

[править] Другие

Король свай.
Коленная свая.
Моноопора.
Сборная свая.
Шпунтовая свая.

Подробнее см.: Типы свайных фундаментов.

Доступен широкий спектр оборудования для забивки свай, в том числе:

Ударные молоты: молоты, приводимые в действие паром, сжатым воздухом или дизельным топливом.
Гидравлические приводы: гидроцилиндры вдавливают сваи в землю.
Вибраторы: сваи вбиваются в землю вибрацией.
Вращающиеся буры: используются для завинчивания сменных свай в землю.

Дополнительную информацию см. в разделе «Сваебойное оборудование».

Сваи можно использовать по отдельности для поддержки нагрузок или сгруппировать и соединить вместе железобетонным колпаком. Поскольку очень трудно бурить или забивать сваи точно вертикально, оголовок сваи должен быть в состоянии компенсировать некоторое отклонение конечного положения оголовков свай. Наконечник сваи должен выступать за внешние сваи, как правило, на 100-150 мм со всех сторон, в зависимости от размера сваи.

Оголовки свай также можно соединить с железобетоном для создания перекрывающих балок. Для обеспечения устойчивости к боковым силам необходимо не менее трех свай с заглушками (за исключением кессонных свай). Опорные балки также подходят для распределения веса несущей стены или близко расположенных колонн на линию свай. Сваи могут располагаться в балке в шахматном порядке, чтобы учесть любые эксцентриситеты, которые могут возникнуть в условиях нагрузки.

Опорная балка не должна касаться земли, если сваи предназначены для преодоления проблемы вздутия и усадки грунта. Это можно сделать, закрепив защитную балку на полистироле или другом сжимающемся материале, что позволит двигаться вверх по земле без повреждения балки.

Дополнительную информацию см. в разделе «Перекрывающая балка».

Рекомендуется испытать нагрузку как минимум на одну сваю на схему путем формирования пробной сваи, которая находится в непосредственной близости, но не является частью фактического фундамента.