Фундамент для дома 6х6. Готовый проект фундамента из винтовых свай

Гражданское строительство Проектирование Гарантия


Время чтения: 10 минут Интересно, но нет времени читать?

Отправка на почту статьи


Нажимая кнопку "Получить", я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями



Статья расскажет о том, какие данные в обязательном порядке должны учитываться в проекте фундамента из винтовых свай для дома 6х6, а также о том, почему готовые проекты фундаментов это в 90 % случаев переплата, а в 10 % – ничем не оправданный риск.

Содержание статьи:

1. Учет грунтовых условий в готовом проекте фундамента дома 6х6 на винтовых сваях

    1.1. Физико-механические свойства грунта и способность фундамента к восприятию проектных нагрузок

    1.2. Химические свойства грунта и срок службы фундамента

    1.3. Использование усредненных данных о грунтах при разработке типовых проектов

    1.4. Геотехнические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

2. Воздействие различных величин нагрузок на фундамент дома 6х6. Какие сваи выбрать, как их расставить?

1. Учет грунтовых условий в готовом проекте фундамента дома 6х6 на винтовых сваях

С точки зрения проектирования и строительства фундаментов среди всех свойств грунтов наиболее важны две группы: физико-механические и химические.

Физико-механические свойства грунтов характеризуют их физическое состояние и способность деформироваться и не разрушаться под действием внешних нагрузок.

Химические свойства грунтов обусловлены происходящими в них химическими изменениями и характеризуют их способность участвовать в химических взаимодействиях с различными веществами.

Физико-механические свойства грунтов основания являются решающими при определении способности фундамент к восприятию проектных нагрузок, а химические – срока его службы.

1.1. Физико-механические свойства грунта и способность фундамента к восприятию проектных нагрузок

К сожалению, выбирая тип фундамента и его конструктивные параметры, большинство заказчиков исходят из неверных представлений о роли несущей способности основания. Они полагают, что именно фундамент реально держит постройку, тогда как в действительности он только передает нагрузку от надземной части сооружения на грунты в основании.

В результате подобные заблуждения часто становятся причиной недооценки роли несущей способности грунтов, которая на самом деле является определяющей, что приводит к отказу от исследования грунтовых условий в пятне застройки.

Независимо от типа сооружения способность фундамента, в том числе свайно-винтового, к восприятию проектных нагрузок будет определяться в первую очередь несущей способностью грунтов (их физико-механическими свойствами), и только потом – конструктивными и геометрическими параметрами конкретных элементов самой конструкции, которые также в обязательном порядке будут назначаться с учетом данных о грунтовых условиях конкретной площадки строительства и данных о нагрузках от строения.

Поэтому говорить о несущей способности винтовых свай любых конструкций и типоразмеров бессмысленно, если нет понимания, в какие грунты они будут впоследствии погружены (таблица 1).

1.2. Химические свойства грунта и срок службы фундамента

От химических свойств грунта, а именно от степени его коррозионной агрессивности по отношению к материалам фундаментной конструкции, будет зависеть срок службы фундамента.

К примеру, вы планируете к строительству фундамент из винтовых свай, который должен эксплуатироваться без потери несущей способности на протяжении 50 лет. При этом участок предполагаемого строительства представлен глинистыми грунтами, характеризующимися в большинстве случаев высокой агрессивностью по отношению к стали.

Если вы решите проигнорировать грунтовые условия и используете под объект винтовые сваи с толщиной стенки 3,5-4 мм, то вместо необходимых 50 лет получите в лучшем случае 20. Обеспечить требуемый срок службы эти сваи смогут только в грунтах с низкой степень коррозионной агрессивности по отношению к стали.

Это показывает, что, как и в случае с несущей способностью, невозможно делать какие-либо прогнозы, не обладая информацией о грунтовых условиях в пятне застройки (таблица 1).

Некоторые ошибочно полагают, что добиться требуемого срока службы можно, если использовать покрытие. Однако вследствие высокой вероятности повреждения из-за абразивного воздействия в процессе погружения сваи, ни одно покрытие, даже самое совершенное, не может гарантировать стопроцентную защиту стали от коррозии. Да и срок службы самого совершенного покрытия – 10-15 лет, не более.

Таблица 1 - Основания для назначения параметров винтовых свай

Параметр

Основания для назначения

Марка стали

Требования к жесткости, прочности; грунтовые условия, в том числе данные о коррозионной агрессивности грунтов (КАГ); условия эксплуатации (подробнее «На что влияет марка стали?»).

Толщина стенки ствола, мм

Данные о КАГ; требования к жесткости, прочности (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Диаметр ствола, мм

Данные о КАГ; требования к жесткости, прочности, устойчивости (подробнее «Коррозия: причины, способы защиты»).

Длина, мм

Показатели расчетной глубины промерзания и несущей способности грунтов (подробнее «Как подобрать длину свай для фундамента?»).

Диаметр лопасти, мм, количество лопастей

Данные о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости), несущей способности грунтов (подробнее «Особенности расчета многолопастных модификаций»).

Конфигурация лопасти

Данные о физико-механических свойствах грунтов: пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д. (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

1.3. Использование усредненных данных о грунтах при разработке типовых проектов

Но какая именно информация о грунтах необходима? Будет ли достаточно того, что, к примеру, 9 из 10 соседей клиента, копая колодцы на своих участках, обнаружили глину? Позволит ли это сделать выводы о физико-механических и химических свойствах грунтов в пятне застройки?

На этом этапе заказчики чаще всего допускают следующую ошибку, полагая, что если между глинистыми и песчаными грунтами и существует разница, то уж глины совершенно точно всегда будут иметь одинаковые физико-механические характеристики.

Здесь стоит вспомнить о том, что грунт – это многокомпонентная система, созданная природой. В природе нет ничего одинакового, она не любит повторений. Возьмем для наглядности ту же глину. Как правило, ее несущая способность варьируется от 1-2 до 7-8 (!) килограммов на один квадратный сантиметр. А в зависимости от степени влагонасыщения будет изменяться и степень коррозионной агрессивности по отношению к стали. В сильноагрессивной среде срок службы 1 мм стали сократится с 20 до 5 лет.

Разве при столь существенной разнице возможно одинаковое поведение грунта по отношению к фундаменту? Ответ, кажется, очевиден.

Но если не бывает одинаковых грунтов, то откуда взяться одинаковым фундаментам? Насколько вообще правомерно говорить о готовых (типовых) проектных решениях для фундаментных конструкций?

В советское время было популярно строительство жилых и промышленных зданий по типовым серийным проектам. К примеру, все многоэтажные панельные жилые дома построены по типовым проектам разных серий. Однако, при всей глубокой проработке конструктивных и объемно-планировочных решений ни в одном типовом проекте вы не найдете раздела фундаментной части, лишь общие рекомендации. Всегда для всех типовых проектов разрабатывались дополнительно чертежи фундаментов исходя из данных инженерно-геологических изысканий в пятне застройки конкретного здания. 

К сожалению, сейчас при разработке готовых проектов фундаментов, как правило, используются обобщенные, усредненные данные, которые могут не иметь ничего общего с реальным участком. Поэтому подобные решения в 90 % имеют больший запас несущей способности, чем это необходимо, из-за чего заказчики вынуждены переплачивать. Оставшиеся 10 % приходятся на возможные риски, связанные напротив с потенциально недостаточной несущей способностью планируемого к строительству фундамента. Что касается срока службы, то этот показатель чаще всего просто игнорируется.

В случае со свайно-винтовым фундаментом единственное, о чем можно говорить более ли менее уверенно (да и то не всегда), даже не имея данных о грунтах – это количество винтовых свай, необходимое для строительства. Для типовых зданий с размерами в плане 6х6 метров оно, как правило, составляет 9 штук.

1.4. Геотехнические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

Конечно, может показаться, что необходимый объем данных дадут только полноценные инженерно-геологические изыскания, но это не так. Многочисленные исследования компании «ГлавФундамент» в данной области позволили разработать процедуры (геотехнические и геолого-литологические исследования, измерения коррозионной агрессивности грунтов), которые при невысокой стоимости позволяют получить информацию, достаточную для разработки проекта фундамента.

Геотехнические исследования выполняются для получения сведений, используемых непосредственно в расчетах оснований конкретных зданий или сооружений, то есть характеристик механических свойств грунтов (прочностных, деформационных), несущей способности свай, прогноза поведения грунтов под фундаментом при различных воздействиях (замачивание, промерзание), построения геомеханической модели и т.д.

На основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» специалисты «ГлавФундамент» разработали собственную методику динамического зондирования, которая применяется в рамках проведения геотехнических исследований и позволяет определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента. Как известно, зондирование грунтов обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

В рамках геотехнических исследований для идентификации литологических типов грунтов (глина, песок, гравийные отложения и др.), выяснения характера их напластования (установления литологического разреза), уровня подземных вод, выявления грунтов со специфическими свойствами (просадочные, пучинистые, слабые) выполняется также оценка геолого-литологического строения площадки строительства.

Измерения коррозионной агрессивности грунтов площадки строительства позволяют получить сведения, необходимые для назначения марки стали, толщины стенки ствола и лопасти(-ей), которые позволяют обеспечить соответствие нормативного срока службы постройки требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» или требованиям заказчика.  Для уточнения правильности подбора рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки на соответствие проектным нагрузкам.

Подробнее обо всех перечисленных методиках рассказывается в статье «Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов».

Часто в качестве альтернативы исследованиям грунта компании предлагают провести пробное завинчивание, в основе которого лежит принцип – «если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». Но это не обеспечивает получение объективной информации о несущей способности.

  • Во-первых, результаты очень сильно зависят от времени года, в которое производят завинчивание, что вызвано влиянием большого количества факторов, таких как: глубина промерзания, степень влагонасыщения и др.

  • Во-вторых, наличие в основании линз более прочных грунтов может вызвать «ложный отказ», когда завинчивание сваи значительно затрудняется при достижении лопастью прослоек толщиной до 0,4-0,6 м. Затрудняя завинчивание такая линза, тем не менее, не обеспечивает достаточной несущей способности.

  • В-третьих, процедура пробного завинчивания не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей. Поэтому контроль величины крутящего момента (который косвенно и происходит при пробном завинчивании) должен применяться лишь для подтверждения предельно допускаемой нагрузки на сваю, полученной при расчетах.

Кроме того, проектная документация всегда должна предусматривать мероприятия по контролю качества производимых работ. При строительстве промышленных и крупных гражданских объектов выполняются контрольные полевые испытания грунтов натурными сваями. В то же время из-за высокой стоимости данной процедуры, она, даже являясь обязательной, никогда не используется при возведении объектов малоэтажного строительства.

В связи с этим компания «ГлавФундамент» на протяжении нескольких лет проводила исследования, направленные на разработку методики, которая бы упростила задачу по подтверждению несущей способности винтовых свай. В результате путем обобщения большого объема данных была разработана методика производственного контроля несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента (ВКМ), а также разработан и запатентован (Патент №151668) прибор для измерения ВКМ.

2. Воздействие различных величин нагрузок на фундамент дома 6х8. Какие сваи выбрать, как их расположить?

Помимо того, что проект фундамента из винтовых свай должен разрабатываться на основании данных о грунтовых условиях в пятне застройки, он должен включать способы устройства заземления (подробнее «Защитное заземление винтовыми сваями»), детально проработанные узлы крепления, а также учитывать разные величины нагрузок, которые почти в ста процентах случаев будут действовать на фундамент (даже если речь идет об объекте ИЖС) при эксплуатации:

  • под ответственными узлами здания/сооружения и несущими стенами;
  • под ненесущими стенами;
  • под лагами пола.

Под ответственными узлами и несущими стенами воздействие будет максимальным, поэтому, как правило, лучшим решением будет применение многолопастных модификаций с конфигурацией лопастей, соответствующей грунтовым условиям.

В то же время важно понимать, что если расстояние между лопастями, шаг и угол наклона лопастей многолопастных модификаций рассчитаны опять же без учета грунтовых условий, то возникает «обратный эффект»: введение дополнительной лопасти не просто оказывается бесполезным, но и ухудшает работу конструкции, вплоть до того, что многолопастная свая уступает в восприятии горизонтальных нагрузок даже конструкции с одной лопастью (подробнее об этом в статье «Особенности расчета многолопастных свай»).

Под ненесущими стенами величина нагрузки снизится, а под лагами пола достигнет своего наименьшего значения для фундаментной конструкции, что позволит использовать недорогие сваи с наименьшей несущей способностью.

Кроме того, если высота цоколя превысит 700 мм, горизонтальные нагрузки значительно увеличатся. Это приведет к необходимости установки на сваи специальных элементов сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).

Учет различных величин нагрузок, а также использование разных конструкций винтовых свай для каждой из них позволит распределить запас прочности равномерно по всему фундаменту, а, следовательно, увеличит его надежность и срок службы относительно того, в котором были применены сваи одного типоразмера.

Также при расстановке свай должна соблюдаться определенная частота, которая будет зависеть от двух параметров:

  • места пересечения стен и поворотов фундамента;
  • гибкость (характеристики провисания) ростверка.

Распространена точка зрения, что вне зависимости от типа объекта (дом, баня и т.д.) для того чтобы ростверк не провисал, достаточно позаботиться о том, чтобы расстоянием между сваями не превышало трех метров.

Однако гибкость ростверка – величина расчетная, учитывающая нагрузки от каждой стены и определяемая для каждого конкретного случая индивидуально. Только рассчитав их, Вы сможете подобрать оптимальный ростверк и определить длину пролета.

Чтобы рассчитать характеристики провисания ростверка с минимальными отклонениями, рекомендуем воспользоваться онлайн-калькуляторами, представленными на специализированных ресурсах в сети. Обратите внимание, что для этого Вам потребуется информация не только о материале ростверка, но и о нагрузках от строения (подробнее «Расчет свайного фундамента»).

Компания «ГлавФундамент», реализуя идею об индивидуальном подходе к каждому объекту вне зависимости от уровня его сложности, всегда проводит указанные исследования и расчеты, что позволяет гарантировать надежность, долговечность и экономичность всех зданий и сооружений, возводимых на наших фундаментах.



Была ли информация для Вас полезной?
22
4
0
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме