Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Что представляет собой ростверк

Далеко не все частные застройщики знакомы со специальными строительными терминами. Среди профессионалов часто можно услышать слово «ростверк». Рассмотрим, что он собой представляет.

Это нагруженный элемент свайной основы, который выполняет ряд ответственных задач:

• объединяет оголовки опор общим силовым контуром, усиленным арматурой;
• предотвращает возможность смещения опорных элементов от вертикальной оси.

На основании предварительно разработанной документации и специальных расчетов определяются размеры и конструктивные особенности ростверка.

Ростверк – это монолитный элемент основания здания, соединяющий отдельно стоящие столбы или сваи в единую систему

Для оснований с опорными колоннами применяются следующие конструкции:

• ленточная. Она объединяет расположенные под несущими стенами опоры в силовой контур с помощью цельной бетонной ленты;
• плитная. Конфигурация плитного ростверка повторяет форму здания и объединяет оголовки опор с помощью монолитной плиты.

Существуют различные варианты ростверкового фундамента, каждый из которых имеет свои особенности:

• монолитный. Цельная конструкция формируется в результате твердения бетонного раствора, залитого в сборную щитовую опалубку;
• сборный. Состоит из изготовленных промышленным методом железобетонных элементов, которые опираются на колонны.

Несмотря на отличия в конструкции, все виды ростверка образуют прочную основу, обеспечивающую устойчивость капитальных стен здания. Обвязка оголовков свайных опор, расположенных в грунте, обеспечивает повышенный запас прочности. Это делает пространственную систему более жесткой и менее восприимчивой к влиянию нагрузок. Усиление стальными стержнями свайного и ленточного фундамента повышает ресурс эксплуатации строения, формируя монолитную основу.

Выбор материалов арматурного каркаса и определение его параметров

Диаметр используемой арматуры и параметры каркаса подбираются на основании расчета, учитывающего постоянные и временные нагрузки.

Расчет армирования ростверка свайного фундамента должен выполняться опытным строительным инженером, хорошо владеющим темой железобетонных конструкций.

Типовые решения

На практике в индивидуальном строительстве придерживаются следующих правил:

• в растянутых зонах ростверка укладывают несколько продольных стержней арматуры класса AIII диаметром 20 мм и более;
• в сжатом поясе размещают арматуру диаметром 8 – 15 мм. Шаг между стержнями продольной арматуры, также именуемой рабочей, составляет 80 – 100 мм.
• Для восприятия поперечных растягивающих усилий, а также для объединения продольной арматуры в единый каркас, к ней крепятся поперечные стержни – гладкая арматура класса AI диаметром от 6 до 8 мм. Расстояние между ними не должно быть менее 250 мм, но обычно оно принимается равным 3/8 высоты сечения ростверка.

Если высота ростверка превышает 150 мм, в арматурном каркасе устанавливают вертикальные стержни, шаг которых соответствует шагу поперечной арматуры.

Чаще всего вместо отдельных продольных и поперечных стержней используют хомуты – детали из арматуры в виде замкнутого прямоугольника или перевернутой литеры «П».

Армирование зон примыкания лент ростверка

Там, где ленты ростверка образуют Г-образное или Т-образное пересечение, просто скрепить пересекающиеся стержни рабочей арматуры недостаточно.

Здесь располагают согнутые под прямым углом стержни, каждая часть которого укладывается в одну из примыкающих лент и заходит в нее не менее, чем на 40 диаметров.

Хомуты в этих зонах устанавливают в два раза чаще.

Расчет основания с ростверком

Чтобы правильно выполнить все расчеты нужно учитывать особенности грунта, близость нахождения подземных вод и нагрузку от меблированного домостроения с учетом максимальной силы тяжести. Все расчеты, схемы лучше показать специалистам, чтобы они проверили их правильность.

На основе полученных данных рассчитывают необходимое количество свай и глубину их заглубления. Опора должна заглубляться ниже точки промерзания грунта на 20 см. Располагают сваи или столбы на каждом углу, в местах пересечения несущих стен с перемычками, под наиболее тяжелыми конструкциями дома (под колоннами, камином). Остальные опоры устанавливают на определенном расстоянии друг от друга.

После монтажа свай монтируют ростверк, если он устраивается в виде монолитной бетонной ленты, обязательно нужно усиливать его арматурой.

Армирование плитного фундамента

При расчете необходимого количества арматуры, нужно воспользоваться типом и формой будущего основания. Эти характеристики железобетонной основы можно получить, определившись с будущей нагрузкой на фундамент и несущими характеристиками почвы. Часто используются ребристые прутья в горизонтальных и вертикальных поясах, т.е. арматура класса А3 с толщиной 10 мм.

При обустройстве армирующих поясов можно использовать прутья и большей толщины. Ведь чем они толще, тем фундамент получится прочнее. Также проектировщик при расчете должен учесть особенности почвы, тип будущего здания, его этажность и площадь. Если грунт плотный, то степень деформации основания будет меньше. Если же почва рыхлая, тогда в сваях и в ростверке нужно применять арматуру с диаметром 14-66 мм и более.

Шаг сетки для всех типов армирования составляет 20 см.

Технология арматурного каркаса ленточного ростверка

Несмотря на название ленточного ростверка свайного фундамента, монолитные балки имеют конструкцию решетки. Поэтому каркас имеет несколько узлов сопряжений стен (наружная/внутренняя), углов, в которых не допускается стыковка перехлестом. Прутки в этих местах изгибаются, запускаются на соседнюю сторону, связываются с каркасом внахлест.

Продольное армирование аналогично ленточному фундаменту, для придания каркасам пространственной геометрии так же применяются прямоугольные хомуты. Однако в зонах растяжения, прочих ответственных местах добавляются поперечные вертикальные стержни. Стыки свайно-ростверкового каркаса обвязываются проволокой или стыкуются сваркой (только для арматуры с буквой С в маркировке).

Продольное армирование

Без профессионального образования и знания специальных программ индивидуальному застройщику сложно правильно рассчитать сечение и количество продольных стержней. Простейшим вариантом будет воспользоваться инструментом «АРБАТ» вычислительного комплекса Scad Office с максимально простым интерфейсом:

• в отличие от свай ростверк рассчитывается по изгибающим моментам, на продавливание, прорезающие усилия;
• арматурный каркас изготавливается из продольных прутков 8 – 16 мм;
• в отличие от ленточного фундамента, кроме хомутов добавляются вертикальные прутки возле каждого продольного стержня.

Технология укладки стандартная, продольные прутки обвязываются хомутами или привариваются к ним. Затем арматурный каркас укладывается в опалубку на нижние прокладки из бетона, пластика (обеспечение защитного слоя), по месту в него добавляются элементы усиления (вертикальные стержни).

В проектах коттеджей с бетонными или кирпичными стенами может использоваться двурядное расположение свай. Поэтому для ленточной части свайного фундамента может добавляться расчет в поперечном направлении, поскольку крутящие моменты возникают и там, иногда превышают величину продольных. Арматурный каркас в некоторых случаях усиливается стержнями 14 – 16 мм с шагом 20 см.

Поперечное армирование

Без хомутов невозможно придать каркасам необходимую пространственную геометрию. Одновременно эти элементы усиливают армопояс. Все стыки обвариваются либо перевязываются проволочными закрутками. Дополнительные вертикальные прутки монтируются с расчетным шагом (обычно 20 – 40 см). На приведенном фото присутствуют практически все возможные ошибки:

Неправлильное армирование ростверка.

• не соблюдаются защитные слои со всех сторон ленты, арматура соприкасается с опалубкой сваи;
• армирование углов должно выполняться по специальным схемам, а не просто изогнутыми прутками;
• отсутствуют бетонные, пластиковые прокладки;
• армопояс смещен относительно центра сваи;
• вместо среднего пояса, никаких нагрузок не воспринимающего, следовало бы усилить верхний/нижний уровни более толстой арматурой свайного фундамента или добавлением дополнительных прутков (этот вариант предпочтительнее);
• неправильная связь арматурных каркасов сваи и ростверка.

Чтобы узнать подробнее об армировании углов, рекомендуем прочитать статью: Армирование углов ленточного фундамента. Схемы армирования углов для ленточного фундамента и ростверка будут аналогичными.

На нижнем рисунке все элементы армопояса расположены правильно – два вертикальных прутка сваи связаны с нижним поясом, остальные с верхними стержнями.

Схема правильного армирования узла сопряжения ростверк/свая.

Правила армирования углов и примыканий со схемами

В большинстве советской литературы (например, пособие В. С. Сажина) приведены неверные схемы укладки арматуры в местах сопряжения. Согласно СП 63.13330 правильно армировать подобные Г-образные, Т-образные стыки нужно следующим образом:

• запуск П-образного элемента на примыкающую стену, встречный изгиб прутка с боковой ленты под прямым углом;
• два П-образных элемента поверх перекрестья продольных стержней из угла конструкции наружу;

Чертеж правильного армирования углов и примыканий ростверка.

Согласно требованиям СП 63.13330 основными требованиями при укладке арматуры являются:

• при ширине балки от 15 см в каждом поясе должно быть 2 продольных прутка минимум;
• минимальное расстояние между прутками одного ряда 3 см;
• арматурный каркас может иметь расстояние между соседними продольными прутками 40 см максимум либо 2 толщины стены над ним;
• одним хомутом можно связывать продольные стержни для конструкций 40 х 40 см максимум при условии, что число продольных стержней в каждом ряду не превышает 4 штуки;
• не допускаются отверстия, закладные в ростверках диаметр (размер) которых больше 1/3 ширины балки.

Кроме прочностного существует конструктивное армирование. Например, при высоте монолитной балки от 70 см потребуются дополнительные прутки в середине высоты ростверка возле его боковых граней. Среднюю часть при этом армировать не нужно. Если в высоком ростверке заложено перекрытие нижнего этажа по балкам, в балках придется смонтировать закладные (трубы) для вентиляционных продухов подполья.

Вязка арматуры или сварка стыков

Абсолютно неразрывное кольцо в свайно-ленточном каркасе создается с помощью стыковочных муфт. Сварка так же обеспечивает неразрывные стыки без степеней свободы. На практике индивидуальные застройщики чаще применяют проволочные скрутки, единственным назначением которых является обеспечение стабильной геометрии каркаса до завершения процесса гидратации внутри бетона.

Нахлест при продольном наращивании арматуры составляет 20 – 40 диаметров прутка (сварка, проволока, соответственно). Муфты стоят дорого, частными застройщиками практически не востребованы. Перекрестный шов прутков можно варить, начиная с 25 мм диаметра, согласно ведомственным нормативам ВСН 37-96. К тому же сварка ослабляет пруток и является местом усиленной коррозии.

В углах свайно-ленточного фундамента нахлест не увеличивается, стыки соседних рядов должны разноситься на 60 диаметров. В руководстве ACI 318-05 рекомендуются свободные стыки без проволочных скруток. Считается, что при укладке смеси бетон равномерно охватит каждый пруток гораздо прочнее сварки или проволоки. На практике правильным способом являются именно проволочные скрутки. Полимерные хомуты не обеспечивают неподвижность и целостность каркаса в момент перемещения лопатами смеси внутри опалубки.

В зонах растяжения применяется анкеровка:

• лапки на концах стержней (изгиб под прямым углом);
• соединение прутков крючками (изгиб 180 градусов);

Запрещено нагревать арматуру при гибке, необходимо применять трубогибы, оправки, прочие приспособления. Величина защитного слоя допускается от 3 см (низ/верх), 4 см на боковых гранях фундаментной ленты. Методика вязки крючком выглядит следующим образом:

• заготовка – проволока нарезается кусками по 15 – 20 см, сгибается пополам;
• позиционирование – скрутка заводится под стык, в петлю продевается жало вязального крючка;
• вязка – свободный край натягивается, укладывается на крючок, инструменту придается вращение (обычно по часовой стрелке);
• высвобождение инструмента – обычно достаточно трех оборотов для нормального натяжения проволоки без разрыва, после чего, жало выводят из петли, отгибают вниз торчащие края скрутки.

Схема вязки арматуры.

Профессиональный вязально-проволочный пистолет для индивидуальных застройщиков не рассматривается. Обычно используют вставленное в шуруповерт жало стандартного крючка с обрезанной ручкой. Аккумуляторный инструмент имеет высокий ресурс и, что гораздо важнее – регулировку затягивающего усилия. Все стыки арматурного каркаса затягиваются одинаковым крутящим моментом без порыва вязальной проволоки.

Существует механический вариант крючка, в котором поступательное движение преобразуется во вращение винтом Архимеда. Строитель продевает жало в петлю, укладывает второй конец скрутки, затем просто тянет за рукоятку, жало делает три оборота и останавливается.

Таким образом, при армировании ростверка по оголовкам свай необходимо использовать правильную схему в сопряжениях. Обеспечить защитный слой со всех сторон, выбрать сечение стержней путем программного расчета. Применить проволочные скрутки, как бюджетный вариант, отвечающий нормативам СП и ВСН.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Утепление буронабивного фундамента с ростверком

Для создания благоприятного микроклимата в доме рекомендуется утеплить фундамент. Закопанные в грунт сваи утеплять не нужно, теплоизоляция необходима той части ростверка, которая расположена выше нулевого уровня. Утепление и гидроизоляция основания с заглубленным ростверком проводится в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Теплоизоляция выполняется плитами пеноплекса или другого пенопластового утеплителя. Использовать теплоизоляторы на основе минваты нельзя, т.к. они усиленно впитывают влагу из грунта и быстро приходят в негодность. Алгоритм создания гидро- и теплоизоляции ростверка простой:

1. Выполняется гидроизоляция: слой битума или рулонного рубероида. Гидроизолируется верхняя и боковые части ростверка.
2. Плиты утеплителя приклеиваются клеем и крепятся дюбель-гвоздями.
3. Заделка стыков и углов производится при помощи монтажной пены или жидкого пенополиуретана.
4. Боковые стены ростверка отделываются штукатуркой или другим декоративным материалом.

Одновременно с теплоизоляцией делается отмостка, которая также способствует сохранению тепла и отводу влаги от фундамента.

Правильно выполненный свайно-ростверковый фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 100 лет. Конструкция не требует технического обслуживания и имеет доступную стоимость.

Зачем делать чертеж?

Во всех деталях разработанный чертеж ростверка свайного основания позволяет:

• определить потребность в стальных прутьях для армокаркаса;
• собрать силовую конструкцию в соответствии с нормативными требованиями.

Графическая схема отображает следующую информацию:

• размеры силовой конструкции;
• диаметр стальных прутьев;
• профиль сечения стержней;
• шаг между перемычками;
• интервал между арматурными поясами;
• конструктивные особенности каркаса.

Имея перед собой чертеж, застройщик может без труда рассчитать необходимое количество прутьев и перемычек для создания армирующего каркаса, подобрать сортамент арматуры, высчитать вес прутков для заказа и, как следствие, добавить соответствующую статью расхода в общую смету.

Ошибки при армировании и как их избежать

Существует ряд ошибок, связанных с армированием, которые допускают неопытные строители в целях экономии или просто по незнанию строительных норм и правил. Ниже приведены самые часто повторяющиеся из них.

1. Уменьшение диаметра буронабивной сваи, по мнению некоторых строителей, должно сопровождаться уменьшением количества вертикальных стержней арматуры, к которым впоследствии должен крепиться каркас ростверка. Уменьшение припуска вертикальных стержней.
2. Армирование угловых участков перекрещиванием прямых прутьев арматуры. Так поступают многие, чтобы не усложнять вязку каркаса.
3. Несоблюдение шага установки перемычек при армировании ростверка. Пропуск необходимых соединений. Подобное часто происходит в целях экономии.
4. Отклонение арматурного каркаса от центральной оси. Это приведёт к неравномерной несущей способности основания.Такие вещи часто случаются из-за банальной халатности. Все тонкости армирования свайного фундамента, смотрите в этом видео:

Решения вышеперечисленных ошибок приведены ниже.

1. Диаметр сваи не должен быть менее 300 мм, а количество вертикальных стержней ниже 4, припуск арматуры под ростверк должен быть не менее 0,5 м.
2. Для правильного соединения узлов балок следует изготовить гнутые П- и Г-образные детали, которыми требуется соединять угловые элементы.
3. При устройстве арматурного каркаса должен соблюдаться шаг от 200 до 400 мм между перемычками. Точный размер шага определяется на стадии проектирования.
4. Требуется производить все измерения с использование строительных уровней, чтобы каркас был выставлен относительно центральной оси.

Армирование – это значимая часть процесса строительства. Важно всё и качество материалов, и опыт строителей, и наличие рабочей документации.

Несоблюдение правил армирования может привести к самым серьёзным последствиям. Этот этап строительства один из самых ответственных.

При производстве строительных работ любая ошибка приводит к уменьшению срока эксплуатации здания без необходимости ремонта. Это в лучшем случае. В худшем, ещё на стадии возведения здания оно подвергается перестройке.

Для достижения максимальных сроков эксплуатации требуется соблюдать строительные нормы и правила, не допуская отклонений от проекта. Строительство объединяет в себе комплекс мероприятий, которые необходимо соблюсти для достижения желаемого результата. По возможности лучше доверить такую работу профессионалам.