Расчет буронабивного фундамента

Общая информация

Буронабивным называется фундамент, предающий нагрузку от здания на грунт посредством отдельных бетонных свай, которые перекрываются в последствии плитой из железобетона. Сваи для этого вида фундаментов изготавливаются в специально пробуренных каналах, прямо на стройплощадке.

Целесообразность выбора буронабивного фундамента чаще всего оправдывается на мягких, слабых или пучинистых грунтах, несжимаемый слой которых, способный воспринимать нагрузки от здания, находится очень глубоко, и все другие виды фундаментов не способны передать на них нагрузки от веса здания. Такие грунты присутствуют в заболоченной местности, в оврагах, на торфяных почвах, на склонах холмов и пр.

На этом типе бетонных фундаментов строятся как дома из легких конструкций, так и более тяжелые здания, например, кирпичное.

Одним из главных преимуществ буронабивного фундамента для частного дома является его относительная невысокая стоимость. Основные затраты по установке включают в себя бетонную смесь, арматуру разных профилей и подручные материалы для устройства опалубки. Именно поэтому эти фундаменты предпочитают застройщики дачных участков и небольших домов и коттеджей. Время и силы на его возведение тратится совсем немного.

Также к его достоинствам, особенно при строительстве небольших домов собственными силами, в одиночку, можно отнести то, что сваи для этого типа фундаментов делаются поштучно, что позволит замешивать и осваивать небольшие объемы бетона. В отличии, от дорогостоящих монолитных конструкций, которые требуют выполнения очень большого объема бетонных работ и, соответственно, большее количество рабочих рук.

Для фундаментов этого типа могут выполняться ростверки, соединяющие сваи в единый конструктивный каркас. Это повышает прочность фундамента. Ростверки стоит делать для кирпичного дома. Однако если здание выполнено из легких материалов, и в сваях обеспечена достаточная величина заглубления, которая предотвратит их проседание или выпучивание, выполнение ростверка необязательно.

Технология возведения фундаментов

Чтобы рассчитать буронабивной бетонный свайный фундамент кирпичного дома, стоит понять технологию его устройства. Отличительной особенностью этих фундаментов является отсутствие необходимости проведения земляных работ.

Сначала ручным или механическим буром бурится скважина на расчетную глубину заложения и необходимого диаметра.

Если позволяет грунт, то есть имеет достаточную плотность и не сыпуч, то устанавливается опалубка только для оголовка сваи над поверхностью земли, а бетон заливается прямо в скважину.

В противном случае опалубка устанавливается внутри скважины. Часто ее роль выполняет труба из любого подходящего материала – асбестоцемента, полиэтилена, стали или любой подручный материал, который можно свернуть в трубку.

В дальнейшем, при расчете буронабивного фундамента будут приведены расходы арматуры в сваях. А пока надо знать, что свая испытывает нагрузки на сжатие и разрыв, этим и обусловлено применение арматурного каркаса для монтажа. Выполняется он из арматуры ребристого профиля диаметром 10 мм с приваренными поперек кусками гладкой арматуры меньшего диаметра (6-8 мм), с шагом в 1 м, для обеспечения жесткого каркаса. Арматура выводится над поверхностью земли для устройства ростверка, если таковой запланирован.

Далее производится заливка бетона. Делать это необходимо небольшими порциями, постоянно шинкуя и утрамбовывая смесь, чтобы предотвратить образование пустот из воздуха, которые при застывании ухудшат прочность фундамента. После окончания заливки необходимо закрыть место заливки плотной полиэтиленовой пленкой, чтобы избежать попадание осадков и размывания верхнего слоя “бетонного тела”. Если во время твердения стоит очень жаркая и сухая погода, то рекомендуется проливать бетон водой.

Как видно из описания, технология устройства свай буронабивного фундамента весьма проста, что делает возможным его устройство собственными силами для застройщика при строительстве кирпичного здания или здания из другого материала.

Однако в этом случае очень важной и ответственной задачей является расчет буронабивного фундамента. Ошибки в расчете чреваты сложными и дорогостоящими переделками по укреплению. Лучше сразу правильно рассчитать фундамент дома.

Расчет конструкции

Чтобы выполнить расчет, необходимо учитывать несущую способность каждой отдельной сваи и их количество. Понятно, что несущая способность напрямую зависит от ее габаритов. Причем, как мы увидим при расчете, совсем небольшая разница в диаметре сваи значительно увеличивает ее несущую способность. Например, при d=300 мм она выдержит нагрузку в 1700 кг, а если увеличить ее диаметр на 200 мм, то ее несущая способность резко возрастет и она уже сможет выдерживать вес до 5000 кг.

При возведении буронабивного фундамент собственными силами очень трудно понять, достигнут ли при бурении уровень несжимаемости грунта. Поэтому специалисты советуют даже после расчетов бурить на глубину от полутора до двух метров для подстраховки. Эта глубина гарантирует то, что глубина промерзания остается значительно выше, уровень грунтовых вод уже пройден, а несущая способность грунта на такой глубине достаточно велика и, наверняка будет больше расчетной с большим запасом (приблизительно 6 кг/см2)

Еще один момент, имеющий прямое отношение к расчетам, это выбор размера бура. Современное оборудование позволяет бурить очень глубокие скважины разного диаметра от 15 до 40 см. А так называемые фундаментные буры позволяют при очень небольшом диаметре бурения, например в 20 мм, достигнув дна, расширять диаметр основания вдвое или даже втрое. Это расширение обеспечивает опорную площадь сваи и увеличивает ее способность сопротивляться выпучиванию.

При расчете руководствуемся нормативным документом – Свод правил СП 24.13330.2011 Свайный фундамент. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.

Формулы расчета

Чтобы выполнить расчет количества свай в фундаменте, необходимы два параметра – общий вес здания и несущая способность каждой в отдельности.

Расчет производится с использованием формулы.

? = m R F, где

R – расчетное сопротивление грунта, принимаемое.

F – площадь опирания.

m – коэффициент условий работы сваи в грунте (принимаем m=1).

Расчетное сопротивление грунта принимается для песков с любым уровнем влажности 3-4,5 кгс/см2, 1-6 кгс/см2, 5-6 кгс/см2.

На практике расчет прочности сваи определяется от марки бетона, который применялся при ее изготовлении. Цифра в марке бетона показывает, какую нагрузку способна выдержать свая на квадратный см ее веса. Например, свая из бетона М100, поперечного сечения 200х200 мм=400 см2 выдержит нагрузку в 40 000 тонн.

Сводные данные

Для удобства сведем данные в общий список:

1. При диаметре опирания в 150 мм, площадь опирания будет равна 177 см2, несущая способность сваи принимается равной 1062 кг.
2. При диаметре опирания в 200 мм, площадь опирания будет равна 314 см2, несущая способность сваи принимается равной 1884 кг.
3. При диаметре опирания в 250 мм, площадь опирания будет равна 491 см2, несущая способность сваи принимается равной 2946 кг.
4. При диаметре опирания в 300 мм, площадь опирания будет равна 707 см2, несущая способность сваи принимается равной 4242 кг.
5. При диаметре опирания в 400 мм, площадь опирания будет равна 1256 см2, несущая способность сваи принимается равной 7536 кг.
6. При диаметре опирания в 500 мм, площадь опирания будет равна 1963 см2, несущая способность сваи принимается равной 11775 кг.

Данные по диаметру арматуры свай даны в разделе “Краткие сведения по технологии возведения буронабивного фундамента”.

А ее расход можно рассчитать так:

1. Свая 150 мм – каркас из 3 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 6 м, гладкого – 0,75 м.
2. 200 мм – каркас из 4 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 8 м, гладкого – 1м.
3. 250 мм – каркас из 4 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 8 м, гладкого – 1.26 м.
4. 300 мм – каркас из 6 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 12 м, гладкого – 1.51 м.
5. 400 мм – каркас из 8 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 16 м, гладкого – 2.01 м.
6. С 500 мм – каркас из 10 прутов, при расходе арматуры ребристого профиля 20 м, гладкого – 2.05 м.

Расчет общего количества свай фундамента

Учитывая общий вес дома и его нагрузку на буронабивной фундамент, производится расчет необходимого количества свай. Оно пропорционально весу дома, который зависит от того, из какого материала он будет изготовлен. Если это газобетон – давление будет легче, если кирпич, то его вес будет значительно выше. Чем вес дома больше, тем больше нагрузка на фундамент, тем больше свай будет необходимо установить. Соответственно свайный шаг установки будет уменьшаться. Тут стоит запомнить один немаловажный момент, который поможет избежать ошибок при расчете. Существует ограничение по минимальному расстоянию между осями свай. Оно не должно превышать трех диаметров сваи. Несоблюдение этого расстояния принесет обратный результат – снизит их несущую способность, тет самым фундамент дома будет ослаблен.

Например, при диаметре сваи в 500 мм, которые чаще всего применяют при возведении кирпичного дома, имеющего буронабивной фундамент, минимальное расстояние между осями должно составлять более 150 см.

http://youtu.be/xiFFoF4TYeU

Вот таким способом и с применением данных рекомендаций можно самостоятельно рассчитать буронабивной фундамент для своего кирпичного дома. Однако, если есть сомнения в том, тот ли вы выбрали фундамент, или в правильности расчета, то стоит обратиться к специалистам, которые смогут более точно определить тип грунта и его характеристики, а также проверят ваши расчеты.