Фундамент для дома 8х8. Готовый проект фундамента из винтовых свай

Гражданское строительство Проектирование Гарантия


Статья расскажет о том, какие данные в обязательном порядке должны учитываться в проекте фундамента из винтовых свай для дома 8х8, а также о том, почему готовые проекты фундамента это в 90 % случаев переплата, а в 10 % – ничем не оправданный риск.

Содержание статьи:

1. Учет грунтовых условий в готовом проекте фундамента дома 8х8

    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 8х8. Как расставить сваи?

1. Учет грунтовых условий в готовом проекте фундамента дома 8х8

Две наиболее важные группы свойств грунтов, которые имеют принципиальное значение для проектирования и строительства фундаментов, это группа физико-механических свойств и группа химических свойств.

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 важны для определения способности фундамента к восприятию проектных нагрузок, химические – для определения срока его службы.

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

К сожалению, большинство заказчиков неверно понимают роль несущей способности основания. Они полагают, что фундамент реально держит постройку, в то время как он лишь передает нагрузки от надземной части сооружения на грунты в основании.

В результате при выборе типа фундамента и его конструктивных параметров, как правило, происходит недооценка роли несущей способности грунтов, что становится одной из ключевых причин отказа от проведения геологических исследований на участке.

На самом деле, не важно, какое здание или сооружение запланировано к строительству, способность фундамента к восприятию проектных нагрузок будет определяться прежде всего несущей способностью грунтов (их физико-механическими свойствами), а уж потом конструктивными и геометрическими параметрами элементов самой конструкции. Более того, чтобы назначить эти параметры корректно, нужно учесть данные о нагрузках от будущего строения и грунтовые условия в пятне застройки.

То есть, если вы не знаете, в каких грунтах будет эксплуатироваться винтовая свая, вы никогда не сможете спрогнозировать ее несущую способность (таблица 1).

Более того, всегда остается вероятность, что в пятне застройки присутствуют участки низкой прочности (плывуны, торфяники и т.п.), которые в будущем могут стать причиной неравномерных деформаций фундамента, а также просадок вследствие потери несущей способности основания.

1.2. Химические свойства грунта и срок службы фундамента

Сколько прослужит фундамент зависит от химических свойств грунтов, а именно от коррозионной агрессивности по отношению к материалам, из которых выполнена фундаментная конструкция.

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).

Если при оценке возможного срока службы вы делаете ставку на покрытие, то увы. Любое покрытие, каким бы совершенным оно ни было, из-за абразивного воздействия в процессе погружения может получить повреждения и не сможет обеспечить необходимую защиту стали. В итоге вы просто в очередной раз переплатите. Более того, срок службы самого покрытия не превосходит 10-15 лет.

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

Не обладая специальными знаниями по геотехнике и геологии, большинство заказчиков совершают еще одну ошибку: делят грунты на большие группы, основываясь на очевидных отличительных признаках, и исходят из того, что внутри такой группы физико-механические свойства грунтов не будут отличаться столь уж существенно.

Такой подход противоречит законам природы, которая создала грунт сложной многокомпонентной системой, свойства которой зависят от огромного числа переменных. К примеру, несущая способность глины может варьироваться от 1-2 до 7-8 килограммов на один квадратный сантиметр. А степень ее коррозионной агрессивности по отношению стали может изменяться в зависимости от степени влагонасыщения (сильноагрессивная среда сокращает срок 1 мм стали с 20 до 5 лет).

При столь существенной разнице в характеристиках идентичное поведение грунта по отношению к фундаменту становится просто невозможным.

Таким образом, параметры фундамента очень сильно зависят от грунтовых условий, которые в свою очередь могут сильно отличаться для разных участков. Тогдафф как можно разработать типовое проектное решение для фундаментной конструкции? Какова вероятность, что оно будет соответствовать реальным условиям и обстоятельствам?

Очевидно, что именно для фундаментов разработка типовых проектов невозможна. Это подтверждает и практика строительства в советское время: несмотря на существование типовых серийных проектов жилых и промышленных зданий, содержащих глубоко проработанные конструктивные и объемно-планировочные решения, ни один из них не включал раздел фундаментной части. Только общие рекомендации. Чертежи фундаментов всегда разрабатывались отдельно на основании данных о грунтовых условиях.

Сейчас при разработке готовых проектов фундаментов используют обобщенные, усредненные данные. Поэтому в большинстве случаев (приблизительно 90%) такие решения имеют излишний запас несущей способности, что приводит к необоснованным переплатам. Но иногда, когда этого не происходит, их применение может быть связано с рисками просадки, неравномерной деформации (около 10 % случаев). Учет требований к сроку службы вообще не происходит в ста процентах случаев.

Многолетний опыт проектирования и строительства фундаментов из винтовых свай, которым обладает компания «ГлавФундамент» показывает, что в случае со свайно-винтовыми фундаментными конструкциями есть только один параметр, который можно задать без знаний о грунтовых условиях в пятне застройки – количество свай. Для типовых зданий с размерами в плане 8х8 метров оно, как правило, составляет 16 штук. Как правило, но далеко не всегда.

1.4. Геотехнические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

Часто причиной, по которой заказчики отказываются от выполнения соответствующих исследований, является высокая стоимость инженерно-геологических изысканий. Поэтому компания «ГлавФундамент» специально для своих клиентов разработала методики, которые позволяют получить достаточную информацию о грунтах при минимальных денежных затратах.

Так, на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» была разработана методика динамического зондирования грунтов, 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.

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 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, важно понимать, что проектная документация всегда должна предусматривать мероприятия по контролю качества производимых работ. При строительстве промышленных и крупных гражданских объектов для этой цели используются контрольные полевые испытания грунтов натурными сваями. Но из-за высокой стоимости процедура также не используется для объектов ИЖС, хотя и является обязательной.

В связи с этим компания «ГлавФундамент», после нескольких лет исследований, направленных на разработку методики, которая бы упростила задачу по подтверждению несущей способности винтовых свай, путем обобщения большого объема данных разработала методику производственного контроля несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента (ВКМ). Также был разработан и запатентован прибор для измерения ВКМ (Патент №151668).

2. Воздействие различных величин нагрузок на фундамент дома 8х8. Как расставить сваи?

Готовый проект фундамента должен включать схемы заземления (подробнее «Защитное заземление винтовыми сваями») и проработанные узлы крепления, учитывать информацию о грунтовых условиях в пятне застройки, а также то, что практически в ста процентах случаев на фундаменты домов/бань воздействуют несколько величин нагрузок, каждая из которых требует использования винтовых свай с определенными конструктивными параметрами.

Под ответственными узлами и несущими стенами

Под ненесущими стенами

Под лагами пола

С повышенной несущей способностью

С меньшей несущей способностью

С минимальной несущей способностью


Для максимальных нагрузок лучше использовать многолопастные модификации, для минимальных – недорогие сваи с наименьшей несущей способностью.

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»).

Если же высота цоколя здания превышает 700 мм (значительное увеличение горизонтальных нагрузок), на сваи рекомендуется устанавливать специальные элементы сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).

Соблюдение рекомендаций по подбору сочетаний модификаций позволит равномерно распределить запас прочности по всему фундаменту, увеличит его надежность, срок службы относительно конструкций, в которых применялись сваи только одного типоразмера.

При расстановке свай необходимо учитывать места пересечения стен, поворотов фундамента, а также 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?
9
4
2
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме