Фундамент для дома 9х9, 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 9х9, а также о том, почему готовые проекты фундаментов это в 90 % случаев переплата, а в 10 % – ничем не оправданный риск.

Содержание статьи:

1. Учет данных о грунтах в готовом проекте фундамента дома 9х9

    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 9х9

1. Учет данных о грунтах в готовом проекте фундамента дома 9х9

Физико-механические и химические – две группы свойств грунтов, которые имеют принципиальное значение для проектирования и строительства фундаментов.

Физико-механические свойства грунтов характеризуют их физическое состояние, а также 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.

При определении способности фундамента к восприятию проектных нагрузок необходимо учитывать физико-механические свойства грунтов, при определении срока службы – химические.

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

Чтобы выбрать фундамент для будущей постройки и его конструктивные параметры, не допустив ошибок, нужно в первую очередь понимать, какую роль играет несущая способность основания. К сожалению, многие заказчики полагают, что фундаментная конструкция реально держит постройку, хотя она лишь передает нагрузку от надземной части здания/сооружения на грунты в основании.

Ошибочные представления порождают ошибочные выводы. Полагаясь на фундамент, заказчики недооценивают роль несущей способности грунтов и, следовательно, отказываются от проведения исследований грунтовых условий участка предполагаемого строительства.

Реальность же такова, что независимо от типа сооружения способность фундамента к восприятию проектных нагрузок будет определяться прежде всего именно несущей способностью грунтов (их физико-механическими свойствами). А параметры элементов фундаментной конструкции (как геометрические, так и конструктивные) будут играть лишь второстепенную роль, более того, для их назначения необходимо использовать данные о нагрузках от строения и (опять же) о грунтовых условиях в пятне застройки.

То есть без знаний о грунтах любые рассуждения о несущей способности винтовой сваи – не более чем ничем неподтвержденные предположения (таблица 1).

1.2. Химические свойства грунта и срок службы фундамента

Сколько прослужит фундамент будет зависеть от химических свойств грунта (от степени его коррозионной агрессивности), в котором он эксплуатируется.

Представим следующую ситуацию:

  • запланирован к строительству – фундамент из винтовых свай;

  • требуемый срок службы – 50 лет;

  • грунтовые условия в пятне застройки – глинистые грунты.

Глинистые грунты в подавляющем большинстве характеризуются высокой агрессивностью по отношению к стали. Если проигнорировать этот факт и использовать под объект винтовые сваи с толщиной стенки 3,5-4 мм, то лучший показатель срока службы, на которой можно будет рассчитывать, составит максимум 20 лет. Эксплуатация на протяжении 50 лет для таких свай возможна только в грунтах с низкой степень коррозионной агрессивности по отношению к стали.

То есть срок службы, как и несущую способность фундамента невозможно рассчитать, если нет данных о грунтовых условиях в пятне застройки (таблица 1).

Долговечность винтовых свай не обеспечивается использованием покрытия. Из-за абразивного воздействия грунтов в процессе грунтов оно с большой долей вероятности получит повреждения и не сможет выполнять свою функцию по защите 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

«Данные о грунтовых условиях» – формулировка весьма обширная. Допустим, совершенно точно известно, что участок сложен глинистыми грунтами. Является ли эта информация достаточной? Многие заказчик полагают, что да. И это – еще одна серьезная ошибка, которую они допускают.

В природе не существует ничего одинакового. А грунт – это многокомпонентная система, созданная природой. Именно поэтому глина, которая выглядит для нас практически всегда одинаково, может иметь несущую способность от 1-2 до 7-8 килограммов на квадратный сантиметр. А в зависимости от степени влагонасыщения глинистых грунтов будет изменяться и степень их коррозионной агрессивности по отношению к стали (в наиболее агрессивной среде срок службы 1 мм стали сократиться с 20 лет до 5).

То есть это будут абсолютно разные глинистые грунты, которые будут взаимодействовать с фундаментом совершенно по-разному! 

Как мы уже сказали, грунт имеет решающее значение при определении способности фундамента к восприятию проектных нагрузок. Встретить в природе грунты с идентичными физико-механическими характеристиками практически нереально. А значит, нереально и разработать некие универсальные решения для фундаментов, которые можно будет без опасений использовать в конкретных обстоятельствах.

Даже в советскую эпоху, когда строительство по типовым серийным проектам было весьма популярно, ни один проект не содержал раздел фундаментной части, только общие рекомендации. Чертежи фундаментов разрабатывались отдельно на основании данных о грунтах. 

Что же тогда представляют собой готовые (типовые) проекты фундаментов из винтовых свай? Фактически это некие шаблоны, которые могут подойти или не подойти к грунтовым условиям вашего участка. Используя их, вы в 90 % случаев переплачиваете (из-за чрезмерного запаса по несущей способности), а в оставшихся 10 % – рискуете. Что касается срока службы, то этот показатель чаще всего просто игнорируется.

Единственные данные, которые могут соответствовать действительности (да и то не всегда) в таком проекте – данные о количестве винтовых свай. Для типовых зданий с размерами в плане 9х9 метров оно, как правило, составляет 16 штук.

1.4. Геотехнические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

Для получения всех перечисленных данных не потребуется проводить дорогостоящие изыскания. Это доказывает опыт компании «ГлавФундамент». Проведя многочисленные исследования, мы смогли разработать процедуры, которые позволяют получить достаточную информацию быстро и без значительных затрат.

Динамическое зондирование (методика разработана на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием»), применяемое в рамках проведения геотехнических исследований, 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) также в рамках геотехнических исследований выполняется оценка геолого-литологического строения площадки строительства.

Назначение ряда параметров винтовых свай на основании данных, полученных при измерении коррозионной агрессивности грунтов (КАГ), позволяет обеспечить соответствие нормативного срока службы постройки требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения». После выполнения расчета срока службы остаточную толщину стенки ствола проверяют на соответствие проектным нагрузкам. Это позволяет убедиться в том, что подбор выполнен корректно.

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.

В проектной документации всегда должны быть предусмотрены мероприятия по контролю качества производимых работ. Для крупных объектов это контрольные полевые испытания грунтов натурными сваями. Но для «малоэтажки» испытания – слишком дорогая процедура. 

Методика производственного контроля несущей способности винтовых по величине крутящего момента (ВКМ) – это еще одна уникальная методика, разработанная специалистами компании «ГлавФундамент» путем обобщения большого объема данных. Для объектов малоэтажного строительства она является прекрасной альтернативой контрольным полевым испытаниям грунтов натурными сваями (которые в соответствии с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» являются обязательными для свайно-винтовых оснований). Прибор для проведения измерений также разработан и запатентован компанией «ГлавФундамент».

2. Воздействие различных величин нагрузок на фундамент дома 9х9

Каким бы простым не было строение (дом, баня), на его основание в подавляющем большинстве случаев будут воздействовать разные величины нагрузок:

  • под ответственными узлами здания/сооружения и несущими стенами;

  • под ненесущими стенами;

  • под лагами пола.

Чтобы запас прочности был равномерно распределен по всему фундаменту, под каждую из нагрузок используется определенная конструкция свай, при этом максимальную несущую способность могут обеспечить многолопастные винтовые сваи. То есть при выборе свай по несущей способности рекомендуется в первую очередь учитывать количество, диаметр и конфигурацию лопастей. А толщина стенки и диаметр ствола должны подбираться прежде всего исходя из требований к жесткости, прочности и долговечности.

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 высота цоколя превышает 700 мм, горизонтальные нагрузки существенно увеличиваются. В таком случае на сваи дополнительно устанавливаются специальные элементы сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).

На расстановку свай влияют места пересечения стен, 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?
6
3
1
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме