Армирование ростверка свайного фундамента чертеж

Традиционные формы опорных конструкций базируются на поверхностных слоях грунта.

Если несущая способность этих слоев не достаточна, приходится применять другие конструкции оснований, способные опираться на прочные и надежные пласты.

К таким видам фундаментов относятся свайные конструкции, широко распространенные в регионах с проблемными грунтами.

Они позволяют строить массивные здания в самых сложных условиях, на слабонесущих, обводненных или подтапливаемых грунтах, плывунах или торфяниках.

Существуют разные конструкции свайных фундаментов, о которых следует поговорить подробнее.

Виды свайных фундаментов

Виды свайных оснований различают по типу опорных элементов.

Они делятся на:

• Сваи-стойки. Погружаются в грунт до появления жесткого контакта с плотными слоями. Обладают наибольшей прочностью и несущей способностью, используются для наиболее тяжелых и ответственных зданий и сооружений.
• Висячие сваи. Опоры на плотные слои грунта не имеют, удерживаются за счет силы трения на боковых стенках стволов. Несущая способность зависит от длины сваи, т.е. от глубины погружения в грунт. Используются в случаях слишком глубокого залегания плотных слоев. Недостатком висячих свай является способность внезапных просадок, возникающих вследствие изменения гидрогеологических условий — сезонного изменения уровня грунтовых вод.

По материалу сваи бывают:

• Деревянные. Традиционный вид, появившийся изначально и в настоящее время практически не использующийся.
• Металлические. В качестве свай используют отрезки рельс, швеллеров, двутавров и т.д. Специально изготовленными образцами являются только винтовые сваи. Металлические сваи имеют важное преимущество — они пластичны, что позволяет им гибко реагировать на боковые нагрузки от морозного пучения или подвижек грунта. Недостатком металлических свай является склонность к коррозии, в основном — к электрохимической ее разновидности. Из-за этого срок службы металлических свай относительно невысок — до 75 лет (в среднем — 40-50).
• Железобетонные. Эти сваи используются в самых ответственных опорных конструкциях. Они могут быть изготовлены на специализированных предприятиях, или отлиты непосредственно на участке. Срок службы Ж/Б свай достигает 150 лет, что обуславливает предпочтение именно этого типа среди строителей.

По типу погружения:

• Забивные. В основном, используются Ж/Б сваи с заранее напряженной арматурой. Они способны выдерживать максимальные нагрузки и обладают наибольшей несущей способностью. Намного реже используются металлические забивные элементы.
• Набивные (или буронабивные). Изготавливаются непосредственно на площадке путем заполнения жидким бетоном предварительно пробуренных и армированных скважин. При использовании этой технологии значительно снижается необходимость в транспортировке и погрузо-разгрузочных работах, нет нужды в применении сваебойной техники. Это сделало буронабивные сваи предпочтительными среди индивидуальных застройщиков.
• Винтовые. Это отдельный вид свай, погружаемых в грунт по принципу шурупов. Имеют возможность погружения и извлечения как механическим способом, так и вручную. Особенностью винтовых свай является отсутствие необходимости в планировке участка или в производстве земляных работ в целом. Кроме того, имеется возможность строительства на склонах или складках рельефа. Недостаток — коррозия, разрушающая металл.

По конструкции свайные фундаменты бывают:

• Свайно-ростверковый.
• Свайно-винтовой.
• Свайно-ленточный.
• Свайно-плитный.

ВАЖНО!

Свайно-ростверковый и свайно-ленточный виды мало отличаются друг от друга, из-за чего некоторые источники объединяют их в одну группу. Однако, другие специалисты видят между ними принципиальную разницу в способе распределения нагрузок — лента укладывается на грунт, ростверк же опирается только на сваи.

Какие расчеты нужны при монтаже свай

При расчетах свай, определяют следующие величины:

• Длина.
• Диаметр.
• Число.
• Расположение.

Средними показателями диаметра устанавливаемых бетонных конструкций, считают диапазон 15-40 см. Распространенный вид — с сечением 20 см. Для точных расчетов, нужно использовать таблицы, указывающие диаметр опор, способности выдерживать нагрузки.

Примерное расположение свай

Узнав, какую несущую способность имеет одна единица бетонного сооружения, можно вычислить расстояние между ними:

I = P/Q:

• I – Подходящий шаг между конструкциями.
• P – Какую нагрузку выдерживает одна единица.
• Q – Нагрузка, оказываемая на квадратный метр основания (нужно узнать массу здания, поделить на общую длину ростверка).

Расчет: здание, общая масса — около 50 тонн. Устанавливается на тугой суглинок. Диаметр одной сваи — 20 см. Получаем следующий расчет:

Массу здания 50000 кг/ на нагрузку, оказываемую основанием здания 1884 кг = 26.53 (округляем до 27). Для возведения здания массой 50 тонн, необходимо расположить 27 опор по периметру основания.

Если планируется установка тяжелых сооружений внутри дома, под ними также располагают сваи. Глубина скважины зависит от несущего грунта, уровня промерзания. В средней полосе России — 1.5-3 метра.

Расчеты при монтаже монолитного ростверка

Чтобы определить ширину конструкции:

B=M/L*R:

• Ширина ростверка.
• Вес здания.
• Длина бетонного сооружения.
• Какую нагрузку может выдержать грунт.

Расчет армирования

Перед заливкой свай проводится армирование для усиления основы. Размер арматуры зависит от массы здания, весовой нагрузки на фундамент. Распространенная арматура — с рифлением, размером 12 мм.

Типы металлических труб

Винтовые сваи представляют собой металлические трубы с толщиной стенок не менее 4 мм, оснащенные сварным или литым острым наконечником и спиралеобразными режущими лопастями.

Погружение винтовых свай больше всего походит на завинчивание самореза — наконечник втыкается в грунт, стволу придают вращательное движение, лопасти врезаются в грунт и начинают понемногу затягивать ствол.

Считается, что их можно погружать вручную, с использованием только мускульной силы.

Это верно, но только до определенных пределов — наиболее распространенные винтовые сваи диаметром 108 мм вручную погрузить практически невозможно.

Специалисты не рекомендуют погружать вручную вообще никакие сваи, даже небольшого диаметра.

Неравномерность распределения усилия и колебания оси значительно ослабляют грунт вокруг ствола и лопастей, снижая несущую способность опоры.

Существуют разные конструкции винтовых свай, различающихся по признакам:

• Тип наконечника — сварной или литой.
• Количество лопастей — одна, две или три.
• С защитным слоем оцинковки, или без нее.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Наличие на винтовых сваях слоя краски нельзя рассматривать как защитный слой, поскольку при погружении он полностью стирается. Единственный эффективный вид защиты — слой оцинковки. Если его не имеется, лучше поискать другие варианты.

Отношение диаметров лопастей и ствола также бывает разным. Для рыхлых и мягких грунтов используются большие диаметры, обеспечивающие обширную опорную площадку.

Для скальных или обломочных грунтов применяют многовитковые сваи типа «шуруп», хотя для индивидуального строительства их использовать нецелесообразно. Существуют также сваи для погружения в вечную мерзлоту.

Они не имеют заостренного наконечника, так как погружаются в лидирующую скважину, и диаметр лопастей у них довольно низок — превышает размер ствола менее, чем в полтора раза.

Подготовка к работам

Выбрав вид основания, перед владельцем дома встаёт задача правильно рассчитать параметры ленточного фундамента, если его делать без услуг строительной фирмы, а только своими руками, с помощью пошаговой инструкции.

Определимся с какими параметрами придётся столкнуться при решении вопроса, как сделать фундамент для дома:

Заглубление фундамента в грунт, здесь важно точно знать глубину промерзания почвы в регионе производства работ и заложить 300-500 мм ниже этой границы, кроме того, вес будущего дома будет иметь значение при расчёте, чем выше дом и тем более тяжёлые материалы применяются, тем глубже понадобится котлован. Ширина пояса бетона, здесь определяющим фактором также будут габариты здания, но обычно толщину проектируют в пределах от 300 до 500 мм. Марочная прочность бетона, не имеет смысла использовать для фундамента жилого дома бетон прочностью менее М250, это предельное значение, при занижении которого появляется риск того что дом развалится ещё до завершения строительства. Проект фундамента должен точно соотносится с проектом дома, будет это каменный капитальный дом из шлакоблоков или газосиликатный дачный вариант, если предполагается установка кирпичной печи, гаражных откатных ворот или других тяжеловесных конструкций, закладные элементы фундамента должны составляться с этим расчётом.

Устройство основания

Схема свайного фундамента практически всегда одна и та же, вне зависимости от типа свай.

Основание состоит из:

• Опорные элементы (сваи) — вертикальные стержни, опирающиеся на глубинные плотные слои грунта или удерживающиеся в неподвижности за счет силы трения.
• Ростверк — пояс обвязки, на котором установлены стены дома.
• Обвязка — применяется в дополнение к ростверку на металлических (винтовых) сваях для соединения всех стволов в единую систему и увеличения жесткости и прочности свайного поля.

Сваи погружаются в грунт соответствующим способом, после чего их верхушки обрезаются до получения ровной горизонтальной плоскости по всему полю. Затем на них устанавливаются специальные колпаки с монтажными площадками — оголовки, на которые монтируется деревянный или металлический пояс обвязки.

Для железобетонных ростверков оголовки не используются, вместо них собирают опалубку и отливают монолитную ленту с армпоясом, жестко связанным с каркасом свай. Основная задача состоит в обеспечении максимально прочной и жесткой связи ростверка и всех свай, превращении отдельных элементов в единую систему.

Это позволит ростверку принимать на себя вес дома и перераспределять его по всем опорам, которые, в свою очередь, передадут нагрузку на твердые слои грунта.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой систему вертикальных опор (свай), жестко связанных общим наружным несущим поясом (фото ниже).

Сваи опираются на плотные слои грунта, а ростверк несет стены дома, равномерно распределяет нагрузку и передает ее на систему свай.

Такой тип фундамента имеет массу конструкционных вариантов, может выдерживать нагрузки разного типа и эксплуатироваться в самых сложных условиях. Могут быть использованы разные типы и материал свай, ростверк может представлять собой простейшую опорную линию или мощную железобетоную ленту.

Различные комбинации этих элементов дают возможность создания фундамента с необходимыми параметрами, оптимальным образом подходящего к имеющимся нагрузкам, условиям эксплуатации и гидрогеологии участка.

ВАЖНО!

Наличие ростверка характерно для любого типа свайного фундамента, поэтому их все можно относить к этой обширной группе.

Конструкция винтовых свай

Винтовые сваи представляют собой отрезки металлической трубы с толщиной стенок от 4 мм.

Они выпускаются в готовом виде с различной длиной от 1,5 м до 5 м (и более). Одна сторона трубы снабжена заостренным конусообразным наконечником, на котором крепится спиралеобразная режущая лопасть.

Наконечники бывают литые, изготавливающиеся как отдельный узел вместе с лопастью и привариваемые к трубе в готовом виде. Также есть сварные наконечники, представляющие собой соединенные лепестки, вырезанные из этой же трубы. Лопасти в этом случае привариваются отдельно.

Литые наконечники используются для более плотных грунтов, имеющих твердые включения.

Сварные наконечники используются на относительно мягких грунтах, так как при погружении в плотные слои они могут разрушиться и свая будет испорчена.

Для погружения на верхней части сваи имеется технологическое отверстие, в которое продевают лом.

На него одевают отрезки трубы, которые используют как длинные рычаги при вращении сваи. Один человек должен стоять у ствола и корректировать его положение, а другие вращают ствол и погружают его в грунт.

Установка с помощью строительных машин проходит гораздо быстрее, точнее и практически без отказов.

Важно заранее составить схему погружения, в которой будет отображена последовательность установки свай.

Иначе возможно возникновение ситуации, когда крайние опоры установлены, а к внутренним техника не может подойти.

ВАЖНО!

Реверс сваи при установке недопустим. Также запрещается погружать сваю в ту же лунку, откуда только что извлечена другая опора. Лопасти сильно разрыхляют грунт, который теряет свою плотность и требует довольно большого времени на восстановление.

Пример расчета

Исходные данные:

• Геологические условия местности: на глубине 2 метра от поверхности почвы залегают суглинки тугоплатичные, далее на всю глубину исследования располагаются твердые глины с коэффициентом пористости 0,5.
• Снеговая нагрузка — 0,18 т/м².
• Требуется спроектировать фундамент под одноэтажный дом с мансардой. Размеры дома в плане — 4 на 8 метров, кровля с покрытием из металлочерепицы вальмовая (высота наружной стены по всем сторонам одинаковая), стены из кирпича толщиной 0,38 м, перегородки гипсокартонные, перекрытия — железобетонные плиты. Высота стен в пределах первого этажа — 3 метра, на мансардном этаже наружные стены имеют высоту 1,5 метра. Внутренних стен нет (только перегородки).

Сбор нагрузок:

1. масса стен = 1,2 * (24 м (периметр дома) * 3м (первый этаж) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (плотность кирпичной кладки) = 88,65 т (1,2 — коэффициент надежности по нагрузке);
2. масса перегородок = 1,2 * 2,7 м (высота) * 20 м (общая длина) * 0,03 т/м² (масса квадратного метра перегородок) = 2 тонны;
3. масса перекрытий с учетом цементной стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (толщина) * 32 м²(площадь одного перекрытия) * 2(пол первого этажа и пол мансарды) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
4. масса кровли = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,06 т/м² = 2,3 тонны;
5. снеговая нагрузка = 1,4 * 4 м * 8 м * 0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
6. полезная нагрузка = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,15 т/м² * 2 (2 перекрытия) = 11,5 тонн.

Итого: М = 112,94 т. Периметр здания Uдома = 24 м, нагрузка на погонный метр Q= 160,55/24 = 6,69 т/м. Предварительно подбираем сваю диаметром 30 см и длиной 3 м.

По формулам для определения расстояния между сваями

Все необходимые формулы приведены ранее, нужно просто воспользоваться ими по порядку.

1. F= 3,14 D²/4(площадь круглой сваи) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 =0,071 м², U = 3,14 D = 3,14*0,3 м = 0,942м; (периметр сваи по кругу);

2. Pосн = 0,7 * 90 т/м² * 0,071 м2 = 4,47 т;

3. Рбок. пов-ти = 0,8 * (2,8 т/м² * 2 м + 4,8 т/м² * 1) * 0,942 = 7,84 т;

В этой формуле 2,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в тугопластичном суглинке, 2м — высота слоя суглинка, в котором располагается фундамент. Сопротивление находят по таблице 3. Там представлены значения для подходящей в данном случае глубины 50, 100 и 200 см. В расчет принимаем минимальное для того, чтобы обеспечить запас по несущей способности.

4,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в полутвердой глине, 1м — высота фундамента, располагающегося в этом слое. Последнее число в формуле — найденный в первом пункте периметр сваи. Значения 0,7 и 0,8 в пунктах 2 и 3 — коэффициенты из формул.

4. Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (полная несущая способность одной сваи);

5. L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м — максимальное значение расстояния между сваями (между центрами).

Назначаем расстояние 1,8 м. Т.к. длина наших стен кратна 2 м метрам, удобнее чтобы и расстояние между сваями было 2 м, для этого нужно немного увеличить несущую способность сваи, например увеличив её диаметр. Если полученное значение шага достаточно велико, разумнее найти минимальное, поскольку, чем больше расстояние между сваями, тем больше понадобиться сечение ростверка, что приведет к дополнительным затратам. По такому же принципу выполняют расчеты для уменьшенного диаметра. Рассчитывают применое количество материала для нескольких вариантов и подбирают оптимальное значение.

Хорошая реклама

Какие ростверки существуют

Существуют три основных разновидности ростверков:

• Деревянный. Используется брус размером 150 : 200 мм или 200 : 200 мм. Иногда вместо одного цельного бруса применяют пачку обрезных досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм. Этот вариант позволяет исключить обычное для этого материала образование глубоких трещин и скручивание винтом. Балки укладываются на оголовки и фиксируются стремянками и болтами. Между собой их соединяют вполдерева с прокладкой из джута.
• Металлический. На оголовок укладывают двутавр, рельс или уголок и прочно соединяют между собой на сварку с дополнительной фиксацией на резьбовые соединения. Для швеллера оголовки не применяют, укладывая прокат полочкой вверх прямо на верхушки металлических труб (винтовых свай).
• Железобетонный. Представляет собой практически полный аналог мелкозаглубленного ленточного фундамента, только установленный не в траншее с опорой на грунт, а точечно на верхушках свай. При этом, лента отливается с жестким соединением арматуры с каркасами свай, что делает все элементы единой бетонной отливкой. Ж/Б ростверк способен выдерживать максимальные нагрузки, не гниет и не поддается коррозии, что обеспечивает длительный срок службы.

Плюсы и минусы

Основными преимуществами свайных оснований с ростверковым поясом различных конструкций является:

1. Низкая себестоимость и трудоемкость всей фундаментной системы при значительной долговечности.
2. При установке свайного основания, имеется возможность использования новейших технологий бурения почвы и забивки свай.
3. Работы по обустройству фундамента можно проводить круглогодично.
4. Использование ростверка дает возможность возводить жилые домостроения на неровном почвенном рельефе без предварительного выравнивания грунта.
5. Современные сваи способны выдерживать значительную нагрузку, что делает возможным их применение при возведении многоэтажных домов.

Однако, несмотря на очевидные преимущества этого вида фундамента (остальные виды), им свойственны и определенные недостатки:

1. В климатических зонах с низкими зимними температурами, имеются случаи разрыва ростверкового пояса под действием мороза.
2. При выполнении монолитного ростверка, необходимо использовать высокопрочные марки бетона с обязательным виброуплотнением бетонной смеси.
3. При сооружении высокорасположенных поясов, затруднена гидроизоляция стен.

Из чего он состоит?

Ростверк — это пояс обвязки, представляющий собой некое подобие традиционной ленты, хотя может быть изготовлен не только из железобетона. Он располагается по периметру всего свайного поля под внешними несущими стенами, а также — под внутренними несущими стенами, полностью повторяя конфигурацию ленты.

Иногда применяют заглубленные и мелкозаглубленные конструкции ростверков, хотя в этих случаях речь идет о свайно-ленточном фундаменте.

Отличительная черта классического ростверка — расположение на верхушках свай на некотором возвышении над уровнем грунта.

Это позволяет исключить контакт с талой водой или снегом, делает возможным доступ к конструкциям для осмотра и наблюдения за состоянием.

Геологические изыскания

Не только расчет фундамента важен для возведения устойчивого каркасного дома, важны характеристики грунта и геологические особенности. Специалисты, проектирующие сооружения, проводят сложные геологические изыскания – бурение и изучение материала в лаборатории.

Если каркасное здание будет возводиться самостоятельно, то часто достаточно визуального исследования. С этой целью проводится бурение на глубину ниже подошвы фундамента примерно на 50-100 см. Это поможет определить тип почвы и исключить наличие водонасыщенных слоев. Рекомендуется такую проверку делать в нескольких местах, поскольку неустойчивый грунт может находиться рядом, в пределах постройки.

Краткое описании технологии монтажа

Порядок действий следующий:

1. Подготовка участка. Удаляются лишние растения и предметы, производится планировка участка, ели это необходимо.
2. Разметка. С помощью колышков отмечаются центры скважин. Необходимо соблюдать точность и аккуратность измерений, проверять соответствие диагоналей.
3. Бурение скважин. На заданную (или возможную) глубину бурятся скважины, при необходимости делается расширение — пятка.
4. В полости опускаются гильзы — отрезки пластиковых труб, свернутый в трубку рубероид. Они послужат своего рода опалубкой, препятствующей уход воды из бетона в окружающий грунт.
5. Собираются и опускаются в скважины арматурные каркасы. Их длина должна быть такой, чтобы оставалось достаточно для последующего соединения с армпоясом ростверка.
6. В скважины заливают бетон. Его тщательно штыкуют, удаляя пузырьки воздуха. После этого сваи выдерживают до полного застывания (28 дней).
7. Пока сохнет бетон, производят сборку опалубки и арматурного каркаса для ростверка. Порядок действий практически аналогичен методике строительства ленточного фундамента.
8. Когда наступает возможность, производится заливка ростверка. Бетон штыкуют, удаляя воздух, затем накрывают полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки.

После полного затвердения ленты можно переходить к дальнейшему строительству.

Армирование плитного и монолитного ростверка.

Армирование ростверка свайного фундамента чертеж.
Типичная схема армирования такого типа оснований.

Если нужно сделать армирование монолитного ростверка, тогда укладка горизонтальных поясов делается в два отдельных ряда при расстоянии в 20-30 см. Между поясами нужно предусмотреть продольные линии связи с проволоки или арматуры, места соединения соединить болтовыми зажимами, сварку использовать не рекомендуется через деформацию стали.

При расчете арматуры берется во внимание количество горизонтальных поясов, а также наличие вертикальных соединительных групп.

Как правило, вертикали устанавливают с шагом в 20 см, но это правило иногда обходят за счет использования более мощной проволоки.

В схеме армирования монолитного ростверка всегда предусматриваются такие пояса. Каркас делается пространственным, тут используются вертикальные пучки нарезанной арматуры, но длину подбирают только такую, чтобы прутья не выступали за пределы ростверка.

Как правило, вертикальные стержни соединяются с горизонтальным поясом также гибкой проволокой. Армирование будет завершено, когда будут уложены и соединены между собой все стержни и тщательно защищен нижний слой. Если все правила и рекомендации соблюдены правильно, тогда можно начинать заливку ростверка бетонным раствором.

Специфика армирования

Армирование ростверка свайного фундамента осуществляется предварительно изготовленным объемным каркасом, состоящим из двух ярусов стержней, объединенных в единую конструкцию с помощью стальных перемычек.

Армирование ленточного ростверка выполняется посредством пространственного армокаркаса, состоящего из двух продольных поясов арматуры

Для продольных поясов каркаса используются рифленые прутки, произведенные горячекатаным методом, что соответствует классу арматуры А3. В зависимости от воспринимаемой основанием нагрузки, диаметр стержней составляет 12-16 мм.

Объединение в общий силовой контур соединительных элементов, расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскости, может осуществляться:

• отдельными стальными рифлеными стержнями прямолинейной формы, диаметр которых соответствует сортаменту продольной арматуры;
• стальными хомутами прямоугольной конфигурации, изготовленными из гладких прутков класса А2 сечением до 10 мм. Несмотря на повышенную трудоемкость изготовления и установки, прямоугольные перемычки обеспечивают надежность и долговечность конструкции усиления.

Производя усиление размещенного на сваях ленточного фундамента, придерживайтесь следующих рекомендаций:

• Применяйте не менее 4 прутков, расположенных в верхнем и нижнем ярусе каркаса ленточного контура, обеспечив интервал между элементами 10-15 см.
• Соблюдайте расстояние, устанавливая перемычки в продольном поясе, равное 15-25 см.
• Обеспечьте шаг вертикально расположенных перемычек каркаса – 30-40 см.

  

  Амирование ростверка начинается после выполнения всех предыдущих этапов обустройства свайного фундамента — монтажа свай, их обрезки и обустройства опалубки

• Зафиксируйте металлическую конструкцию каркаса, обеспечив расстояние до формируемой бетонной поверхности не менее 5 см.

Потребность в защитном слое между металлической конструкцией каркаса и бетонной поверхностью ростверка обусловлена следующими факторами:

• необходимостью правильного распределения металлоконструкцией каркаса действующих усилий;
• подверженностью арматурных прутков коррозионным процессам, возникающим от проникающей в бетон влаги.

Соблюдение фиксированного расстояния от арматуры до опалубки при обеспечении защитного слоя достигается путем использования изготовленных из пластика подставок.