Расстояние между сваями в свайно ленточном фундаменте: Расстояние между сваями фундамента. Расчет и особенности

Расстояние между винтовыми сваями – выбор минимального и максимального шага

Свайный фундамент активно используется в строительстве в различных регионах России. Популярность технологии обусловлена возможностью создать надежную и эффективную опору на проблемных грунтах.

Правильная расстановка опор – один из ключевых аспектов, определяющих долговечность свайной конструкции. При соблюдении технологии удается избежать просадки основания и отдельных частей дома. Поэтому шаг между сваями в фундаменте требует особого внимания.

Особенности расчета

Оптимальный шаг между сваями рассчитывается еще на этапе создания проекта. От этой величины зависят технические параметры, прочность и долговечность фундамента. Соблюдение правильного интервала позволяет избежать просадки здания в случае, если опоры будут расположены слишком далеко друг от друга, и дополнительных расходов при их чрезмерно близком размещении.

При расчете расстояния между опорами учитывают специфику почвы и вес сооружения.

Важно, чтобы все элементы конструкции равномерно опирались на точки распределения веса в фундаменте – свайные опоры.

Полезная нагрузка свай определяется СНиПами или ТУ. В среднем, одна опора может выдерживать до 2 тонн веса. Однако каждый случай индивидуален, и для всех видов застройки необходимо выполнять отдельный расчет с учетом типа сооружения и особенностей грунта.

Анализ грунта

Возведение любого сооружения начинается с исследования почвы на участке, планируемом под застройку. Проведение анализа грунта позволит установить его тип, структуру, сократить риски строительства и определиться с глубиной заложения свай. Также на основании полученных данных выбирается вид фундамента.

В соответствии со строительными правилами и нормами, для анализа грунта выполняют:

• пробное бурение;
• забор и лабораторные исследования состава почвы и грунтовых слоев.

Опытный специалист способен определить состояние почвы визуально.

Однако для получения достоверных данных о несущей способности грунта необходимо точное исследование.

Пробное бурение достаточно выполнить на глубину 2 м. Если на 0,5 м прочность грунтового слоя высокая, сваи ставятся на 2,5 метра. Если низкая – необходимо заглубляться до 4 метров.

Несущая способность почвы – важный показатель, который необходимо учитывать при расчете расстояния свай. Зная данный показатель грунта, можно вычислить, какую нагрузку способна выдержать 1 опора.

Анализ веса и конструкции здания

Особенности будущего здания – один из ключевых параметров, который следует учитывать при расчете расстояния между опорами. Общий вес нагрузки на фундамент складывается из следующих величин:

• вес дома – предполагаемый вес конструкции с учетом отделочных материалов, мебели;
• предполагаемый максимальный вес снежного настила в зимний период;
• ветровая нагрузка;
• эксплуатационная нагрузка.

Вес снежного настила зависит от региона, в котором предполагается осуществить застройку. Для каждой области он определен нормативом, также, как и показатель ветровых нагрузок. Показатель снеговой нагрузки рассчитывается по формуле: вес снежного настила = пласт снега на 1 кв.м. х S поверхности крыши.

Эксплуатационная нагрузка зависит от типа сооружения и определена ГОСТом. Для промышленных объектов она составляет 200 кг/м.кв., для жилых сооружений – 150 кг/м.кв. Повышение эксплуатационной нагрузки требует применения большего количества свай при закладке фундамента и уменьшения расстояния между ними.

Выбор свай

Выбор свай определяется конструкцией сооружения, типом грунта и коэффициентом нагрузки.

В зависимости от материала, из которого изготовлены сваи, различают деревянные, бетонные или железобетонные и металлические опоры.

• сваи из дерева используются очень редко ввиду их недолговечности и сравнительно невысокой несущей способности. Чаще в строительстве применяются бетонные или металлические сваи;
• железобетонные сваи используются в строительстве больше благодаря прочности и способности выдерживать высокие нагрузки;
• металлические опоры изготавливаются из стальных труб разного диаметра, и способны выдерживать более интенсивные нагрузки в сравнении с деревянными вариантами. Они применяются при строительстве на участках со сложным для забивки грунтом. Самый распространенный тип металлических опор – винтовая свая, применяемая при различных видах почвы, для возведения жилых построек, каркасных домов, дачных сооружений.

Характеристики оснований играют существенную роль при формировании несущей способности фундамента. Средняя длина свай, представленных на строительном рынке, варьирует в диапазоне от 0,5 до 11,5 м. Важным параметром является и диаметр опор – от 57 мм и выше. Чем больший диаметр имеет основание, тем выше его несущая способность. Например, при показателе в 76 мм свая выдерживает нагрузку в 3 тонны, в то время как при диаметре в 108 мм несущая способность увеличивается до 5-7 тонн.

Выбор шага установки свай

От правильного расчета расстояния между сваями в фундаменте зависит, насколько долговечным он будет. Считается, чем больше свай и меньше шаг между ними, тем меньшую нагрузку они будут оказывать на грунтовые слои, и тем надежнее будет сооружение. Однако установка большого количества опор не всегда оправдана и экономически целесообразна.

По этой причине шаг установки свай рассчитывается строго и напрямую зависит от совокупности нескольких параметров:

• конструкции и веса будущего сооружения;
• типа почвы;
• вида ростверка;
• несущей способности свай.

Оптимальные показатели минимального и максимального расстояния между сваями в фундаменте определяют посредством расчета.

Шаг минимум

В практике отечественного строительства минимальный шаг между сваями в фундаменте составляет 1,7 метра. Следует учитывать, что для каждого случая он индивидуален и рассчитывается, исходя из следующих показателей:

• конструкции сооружения;
• типа используемых опор;
• диаметра опор;
• плотности ростверка.

Стандартно минимальное расстояние рассчитывается инженерами по формуле: 3хD, где D – диаметр используемой сваи.

Такой тип расчета подходит не для всех видов опор.

При применении деревянных свай этот показатель должен соответствовать 0,7 м, железобетонных – 0,9 м.

Выдерживать шаг менее 2 диаметров опор запрещено СНиПами. Исключение составляет установка наклонных свай – опор, забитых в грунт под углом по отношению к вертикальной оси. При их размещении допускается выдерживать шаг 1,5хD.

Шаг максимум

Максимальный шаг между сваями рассчитывается по формуле: 5хD или 6хD, в зависимости от типа почвы, где D – диаметр сваи. В некоторых случаях может применяться показатель 8хD, но только при условии устойчивой почвы. Если опоры будут располагаться на большем расстоянии, то каждая из них будет принимать нагрузку самостоятельно, что неизменно приведет к разрушению ростверка и проседанию дома.

Распределение по площади

Группирование свай по всей площади фундамента определяет равномерность распределения веса сооружения на основание.

В первую очередь сваи размещаются в углах опор, на которые приходится наиболее интенсивная нагрузка. Дополнительные сваи устанавливаются также в другие места с высокой нагрузкой: под несущие перегородки.

Под каждую стену вкручивается еще одна или несколько опор таким образом, чтобы расстояние между сваями не превышало максимального и не было меньше минимального показателей.

Некоторые проекты домов предполагают неравномерную нагрузку на фундамент, поэтому расположение свай может быть асимметричным. При размещении опор в фундаменте для зданий со сложным контуром обязательно устанавливается стоевая в каждый угол сооружения, а также по периметру, в зависимости от конструкции здания.

Варианты расположения свай

При возведении фундамента важно учитывать не только расстояние между свайными опорами, но и варианты их расположения.

К наиболее распространенным способам относят:

• одиночное расположение. Опоры располагаются под углами и вертикальными стойками дома. Шаг при этом не превышает 3 м;
• свайные ленты. Распределение свай – такое же, как, как одиночное, но с меньшим шагом – до 0,5 м. Такой фундамент используется при возведении стен жилых зданий;
• «кустовые» способы расположения опор. Применяются для построек, которые оказывают интенсивную нагрузку;
• сплошные сваи. Такой тип используется для очень тяжелых сооружений или при возведении зданий на грунте со слабой несущей способностью;

Для малоэтажного строительства используется одиночное и ленточное расположение свай. Сплошное и кустовое расположение применяются при возведении более серьезных сооружений, которые оказывают сильную нагрузку на фундамент.

Расчет оптимального расстояния между сваями – один из важнейших вопросов возведения фундамента. Правильно расставленные свайные опоры помогут обеспечить целостность застройки, избежать просадок и разрушений.

Расстояние между сваями: минимальный шаг между забивными и винтовыми сваями фундамента

Расстояние между бетонными сваями фундамента — это один из параметров, который определяет несущую способность и долговечность фундамента. От шага установки опорных столбов, их длины и размера сечения зависит устойчивость постройки. Если установить сваи слишком далеко друг от друга, то опоры не выдержат веса постройки, фундамент деформируется, перекосится и просядет. Чересчур маленький шаг установки опор, конечно, сделает фундамент более устойчивым, но такое решение увеличивает расходы на строительство и, к тому же, является нерациональным в конструктивном плане.

Расчет минимального и максимального расстояния между сваями

Чтобы минимизировать расходы и обеспечить свайному фундаменту надежность и устойчивость, выполняются расчеты, проводятся инженерно-геологические изыскания. При расчете оптимального расстояния между точками установки свайных опор учитывается их несущая способность и количество. Тип свай, их диаметр и другие характеристики подбираются в зависимости от характеристик почвы и ее сопротивления нагрузкам, а также необходимой глубины погружения, величины нагрузки на основание.

Общая нагрузка на фундамент

Самым сложным этапом расчета шага свай является определение нагрузки на основание. Расстояние между сваями зависит от целого ряда величин, основная из которых — это вес постройки. Масса здания складывается из веса всех элементов конструкции — бетонного ростверка или обвязки из бруса, стен, межкомнатных перегородок, перекрытий, стропильной системы, кровли, оконных и дверных блоков, наружной и внутренней отделки. Все виды строительных и отделочных материалов имеют свой удельный вес, который указывается в ГОСТ или ТУ. Вес каждого элемента рассчитывается исходя из его площади и/или объема.

Помимо веса элементов конструкции, нагрузку на фундамент создает и масса снега, лежащего на крыше. Толщина слоя снега зависит от региона строительства, кровельного материала, формы крыши, угла уклона скатов. От типа, высоты и уклона скатов зависит и ветровая нагрузка, которая также оказывает давление на фундамент.

Рассчитывая максимальное и минимальное расстояние между сваями нельзя забывать об эксплуатационной нагрузке, которая складывается из веса людей, а также мебели, бытовой техники и другого имущества, находящегося в доме

Точно рассчитать постоянную и временную нагрузку на фундамент довольно сложно, поэтому к полученному результату добавляют запас — плюс 10-20% для компенсации неучтенных нагрузок.

При выполнении расчетов нужно помнить, что металлические винтовые и бетонные забивные сваи также имеют свой вес, который необходимо учитывать.

Важно! Кладка печей и каминов выполняется на своем, отдельном от основного, фундаменте. Поэтому их вес не учитывается при суммировании нагрузок.

Количество опор

Количество забивных или винтовых свай зависит от схемы их установки и периметра фундамента. При монтаже свайного фундамента алгоритм расчетов достаточно простой:

• площадь сечения опоры умножают на величину сопротивления почвы, чтобы определить допустимую нагрузку;
• общая нагрузка делится на полученный результат.

Например, сечение свайного столба равно 1500 см2. При установке в плотный глинистый грунт, сопротивление которого составляет 3,2 кг/см2 допустимая нагрузка будет равна:

• 1500х3,2=4800 кг или 4,8 т.

Полученный результат уменьшают, используя коэффициент надежности, который составляет 1,2-1,4.

• 4,8:1,2=4

Теперь рассчитывают количество опорных элементов. Допустим, если вес дома будет равен 360 т, то для его строительства потребуется:

• 360:4= 90 свай.

Оптимальный шаг установки свайного фундамента

Теперь, чтобы рассчитать минимальное расстояние между опорными столбами, нужен план будущей постройки, где обозначены все несущие стены. Сваи будут устанавливаться по линии несущих стен, поэтому нужно сложить их общую длину. Допустим, она равна 110 погонным метрам. Это значение делят на количество свай и получают искомую величину.

• 110:90= 1,22 м.

Таким образом, расстояние между центрами опорных столбов составляет 1,22 м. При составлении схемы нужно помнить, что опоры обязательно расставляются по наружным и внутренним углам фундамента, а промежуточные сваи равномерно распределяются между ними.

КОЛИЧЕСТВО СВАЕВ В ГРУППЕ.

Очень редко сооружения строятся на одиночных сваях. Обычно под колонной или элементом фундамента должно быть не менее трех свай
из-за проблем с выравниванием и непреднамеренных
эксцентриситетов. Шаг свай в группе зависит от многих факторов, таких как

1. перекрытие напряжений соседних свай,
2. стоимость фундамента,
3. эффективность группы свай.

Изобары давления одиночной сваи с нагрузкой Q, действующей на вершину, показаны на рис. 15.24(a) .

Когда сваи размещаются группой, существует вероятность того, что изобары давления соседних свай будут перекрывать друг друга, как показано на рис. 15.24(b) . Грунт сильно напряжен в зонах перекрытия давлений. При достаточном перекрытии либо грунт разрушится, либо группа свай чрезмерно осядет, поскольку комбинированный баллон давления простирается на значительную глубину ниже основания свай. Можно избежать перекрытия, установив сваи дальше друг от друга, как показано на рис. 9.0007 Рис. 15.24(c) . Иногда не рекомендуются большие расстояния, так как это приведет к увеличению высоты сваи, что увеличит стоимость фундамента.

Расстояние между сваями зависит от способа установки свай и типа грунта. Сваи могут быть забивными или забивными. При забивке свай будет большее перекрытие напряжений из-за смещения грунта. Если смещение грунта уплотняет грунт между сваями, как в случае рыхлых песчаных грунтов, сваи можно размещать с меньшими интервалами.

Рисунок 15.24 Изобары давления (а) одиночной сваи, (б) группы свай, расположенных близко друг к другу,
и (в) группы свай с удаленными друг от друга сваями.

Но если сваи забиты в насыщенные глиной или илистые грунты, смещенный грунт не уплотнит грунт между сваями. В результате грунт между сваями может подняться вверх и при этом поднять ростверк сваи. В грунтах этого типа требуется большее расстояние между сваями, чтобы избежать подъема свай. Когда сваи забиваются на месте, грунты, прилегающие к сваям, не подвергаются такой нагрузке, и поэтому допускаются меньшие расстояния между ними.

Как правило, расстояние между точечными опорными сваями, такими как сваи, заложенные в скалу, может быть намного меньше, чем для висячих свай, поскольку высокие опорные напряжения и эффект суперпозиции перекрытия точечных напряжений, скорее всего, не вызовут чрезмерного напряжения основного материала и не вызывать чрезмерной осадки.

Минимально допустимое расстояние между сваями обычно указывается в строительных нормах. Расстояние между прямыми сваями одинакового диаметра может варьироваться от 2 до 6 диаметров ствола. Для висячих свай рекомендуемое минимальное расстояние составляет 3d, где d — диаметр сваи. Для концевых опорных свай, проходящих через относительно сжимаемые породы, шаг свай должен быть не менее 2,5d.

Для концевых опорных свай, проходящих через сжимаемые породы и покоящихся в жесткой глине, шаг может быть увеличен до 3,5d. Для уплотняющих свай расстояние может быть равно Id. Типовое расположение свай в группах показано на рис. 15.25 .

Рисунок 15.25 Типичное расположение свай в группах

Конструкция оголовка сваи – руководство по конструкции фундамент.

Как правило, накладки на сваи предназначены для соединения одной сваи, двух свай, трех свай, четырех свай или группы напильников. Размеры оголовков свай определяются исходя из нагрузок и схемы соединения надстройки и свайного фундамента.

Оголовки свай можно рассчитать по аналогии с фермой или с использованием теории изгиба.

В основном до четырех свай соединены наголовником для поддержки сосредоточенной нагрузки от надстройки, для расчета наголовников используется теория ферм.

Уравнения, полученные с учетом модели распорки и связи, доступны для расчета площади арматуры.

На следующем рисунке показаны типичные уравнения, которые можно использовать для расчета площади растянутой арматуры. Он был скопирован из книги «Проектирование железобетона» в BS 8110.

Когда свай больше, расчет можно выполнить с помощью программного обеспечения конечных элементов, что упрощает анализ.

Как правило, расстояние между сваями составляет 2,5 диаметра сваи. Это делается для того, чтобы избежать взаимодействия одних свай на других.

В дополнение к расчету напрягаемой арматуры необходимо выполнить различные проверки на сдвиг, такие как продавливание и сдвиг по вертикальной линии. При наличии более двух свай выбор критического периметра сдвига должен выполняться очень тщательно. Рекомендации, приведенные в BS 5400, могут быть использованы для выбора периметра сдвига.

Рассмотрим конструкцию наголовника, поддерживающего две сваи и одну колонну на наголовнике.

Данные

• Диаметр свай 600 мм
• Дизайн нагрузки 3000 кН
• Крышка до армирования 50 мм
• Стало бетона 30
• Характерная прочность стали в виде 500 Н/мм ²
• Размер колонны на свайной крышке 500X500 мм
• Размер колонны на свайной крышке 500X500 мм
• .

  Рассчитайте размеры наголовника сваи

  Учитывайте смещение 150 мм от сваи и расстояние между сваями как 2,5-кратный диаметр сваи.

  Ширина = 500 + 150 + 150 = 800 мм

  Длина = 2,5 x 600 + 250 + 250+ 150 + 150 = 2150 мм

  Учитывать глубину 1000 мм и диаметр основного стержня 20 мм

  Эффективная глубина, d = 1000-50-20/2 = 940 мм > 750 мм; (2,5×600/2) Хорошо.

  Рассмотрим теорию фермы

  Сила натяжения, t = NL / 2d

  T = 3000 x 0,75 / (2 x 0,94) = 1197 кН

  A _S = T / 0,87F _Y
  

  70 = T / 0,87F _y
  0006 70707070 A _s = 1197 x 1000 / (0,87 x 500) = 2752 мм ²

  Обеспечить 7 T25 (A _{s предусмотрено} = 3430 мм ² )

  Проверка на перевозку сдвига

  V = 3000 x 10 ³ / (4 x 500 x 940) = 1,596 N / мм ²

  V _ALL = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0.8 = 0,8 = 0,8 = 0,8 = 0,8. (fcu) ^0,5 = 0,8 x (25) ^0,5 = 4 Н/мм ² < 5 Н/мм ²

  Критическое сечение сваи должно рассматриваться как 20 % диаметра сваи внутри поверхности сваи. Следующие рисунки, извлеченные из кода (BS 8110), дают четкое представление о месте, которое следует учитывать при расчете на сдвиг.

  Если этот участок считается критическим, а расстояние между сваями меньше или равно трехкратному диаметру сваи, можно рассмотреть возможность увеличения (2d/a _v ) для V _c . Здесь a _v — это расстояние от торца колонны до критического сечения.

  В этом примере мы рассмотрели только две сваи, как показано на следующем рисунке.

  V _c и рассчитывается по таблице 3.8 стандарта BS 8110 на основе значения 100As/bd.

  100As / bd = 100 x 3430 / ( 1000 x 940 ) = 0,365

  В _c = 0,446 Н/мм ²

  Повышенная прочность на сдвиг ; (2d/a _V ) V _C

  (2d/A _V ) V _C = (2 x 940/320) x 0,446 = 2,62 N/мм ²

  6. напряжение = 1500 x 10 ³ / (1000 x 940) = 1,596 Н/мм ²

  Следовательно, хорошо.