Несущая способность грунта под фундаментом: понятие, исследование, определение, расчет

Несущая способность грунтов.

Несущая способность грунтов – это одна из его основных характеристик, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см2 или т/м2. По несущей способности грунта определяют, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от трех факторов: тип грунта, степень его уплотненности и насыщенность грунта влагой. Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют свои свойства при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, скорее всего, связана с высоким уровнем грунтовых вод. Чтобы узнать несущую способность грунта не обязательно обращаться за помощью к геологам, в случае самостоятельного строительства дома можно определить тип грунта на глаз. Для этого простым земляным буром можно пробурить в земле скважину глубиной 2 м или выкопать яму лопатой. При этом сразу будет понятно, какой грунт находится на этой глубине и насколько он увлажнен. Далее по типу и увлажненности грунта определить его несущую способность. На территории нашей страны в основном преобладают песчаные и глинистые грунты, за исключением болотистой местности с просадочными торфяными грунтами, а также горных хребтов и возвышенностей со скальными грунтами.

Отличить песок от глины не составляет труда: в песке ясно видны отдельные песчинки, при растирании песчаного грунта меду ладонями они отчетливо чувствуются. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5 мм, такие частицы хорошо видны невооруженным глазом, а песок средней плотности имеет размер песчинок до 2 мм. Супесь содержит 3-10% глинистых частиц, в сухом состоянии она крошится, если скатать из нее шарик, то он рассыпается при легком давлении на него. Суглинок содержит от 10% — 30% глинистых частиц, обладает большей пластичностью, чем супесь. Если из суглинка сделать шар и раздавить его, то он превращается в лепешку с трещинами по краям. Глина – наиболее пластичный грунт, содержит более 30% глинистых частиц ,если раздавить шар, сделанный из глины, то он превратится в лепешку, на краях которой не будет трещин. Есть еще один метод определения типа глинистого грунта.

Исследуемый образец грунта укладываем в стеклянную банку на ¼ её высоты; доливаем в банку воды до уровня ¾ высоты; добавляем в воду 1 чайную ложку средства для мытья посуды; закрываем банку крышкой и встряхиваем содержимое в течение 10 минут. За это время образец грунта разделится на составляющие; банку ставим и через 1 минуту отмечаем на ней маркером уровень песка, который осел на дне; уровень ила отмечаем через 2 часа; ждем пока вода станет прозрачной и отмечаем уровень слоя глины. Процесс осадки глины достаточно длительный и может занять от 2 до 7 дней; находим толщину слоя песка, ила и глины. Например: уровень песка через 1 минуту составил 6 см, уровень ила 7 см от дна банки, уровень глины 10 см от дна банки. vk.com/postroim_svoi_dom Тогда: толщина слоя песка 6 см, толщина слоя ила 1 см (7-6=1), толщина слоя глины 3 см (10-7=3), а общая толщина осадка 10 см; вычисляем относительную величину каждого вида осадка (в процентах): толщину слоя песка/ила/глины делим на общую толщину осадка, затем умножаем на 100 процентов: 6/10*100% =60% — содержание песка в %;

1/10*100%=10% — содержание ила (пыли) в %;

3/10*100%=30% — содержание глины в %.

Расчетное сопротивление грунта на разной глубине.Величины расчетного сопротивления грунтов (R0), приведенные ниже , даны для глубины заложения фундамента 1,5…2 м.

Если глубина заложения фундамента меньше чем 1,5 м. то расчетное сопротив¬ление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = 0,005R0(100 +h/3), где h — глубина заложения фундамента в см. Пример 1.Глинистый грунт на глубине 0,5 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное со¬противление грунта Rh = 2,33 кг/см2. Если глубина заложения фундамента больше чем 2 м. то расчетное сопротивление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = R0 + kg(h — 200), где h — глубина заложения фундамента в см, g — вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см2); к — коэффициент грунта (для песка — 0,25; для супеси и суглинка — 0,20; для глины — 0,15). Пример 2.Глинистый грунт на глубине 3 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное сопро¬тивление Rh = 10,3 кг/см2. Удельный вес глины — 1,4 кг/см2, а вес столба глины высо¬той 300 см — 0,42 кг/см2.

Как самостоятельно определить несущую способность грунта

Несущая способность почвы очень сильно разнится. Она зависит от трех основных показателей:

• Плотность. Первый самостоятельный тест почвы, который можно провести без какого-либо специального оборудования, можно провести следующим образом. Просто пройдитесь по нему: если плотность достаточно высокая, на земле останутся слабо заметные следы. В грунте средней плотности останутся следы около 5-и миллиметров глубиной. Если глубина следа больше – такой грунт можно считать рыхлым.
• Влажность. Этот показатель определяется насыщенностью почвы водой. Проверить его можно следующим образом: выкопайте яму, или пробурите скважину буровой установкой. Если образовавшаяся полость не насыщается влагой – значит, грунт сухой или маловлажный. Если же через некоторое время вода скапливается – значит, его влагонасыщенность достаточно высока, а грунтовые воды залегают высоко.

Важнейших показатель, который стоит учитывать при планировании типа фундамента – это тип грунта. Их расчетное сопротивление в выражении кг/см2 можно отобразить следующим образом:

• Гравелистые и крупные пески. Вне зависимости от влажности сопротивление плотных песков равняется 4,5 кг/см2, средней плотности – 3,5
• Пески средней крупности. Влажность не имеет значения. Плотные – 3,5 кг/см2, средней плотности – 2,5.
• Мелкие пески. Плотные маловлажные – 3,0 кг/см2, средней плотности – 2,0. Плотные с высокой влажностью, а также насыщенные водой – 2,0 кг/см2, средней плотности – 2,5.
• Влажные пески. Плотные с низкой влажностью – 2,5 кг/см2, средней плотности – 2,0. Плотные с сильной влажность. – 2,0. Средней плотности – 1,5 кг/см2. Сильно насыщенные водой, плотные – 1,5 кг/см2, средней плотности – 1.
• Твердые глины. Плотные – 6,0 кг/см2, средней плотности – 3,0.
• Твердые пластичные глины. Плотные – 3,0 кг/см2, средней плотности – 1,0.
• Крупнообломочные грунты. К ним относятся галечные, щебенистые, гравий и т.д. У плотных сопротивление составляет 6,0 кг/см2, средней плотности – 5,0.

Как же выяснить, какой тип грунта находится именно у вас на участке? Очень крупный песок определить достаточно просто. Зерна песка – до 2 мм, со вкраплениями мелких камушков и минералов. Крупнозернистый песок – до 1,5 мм. Песок средней крупности – хорошо различимые невооруженным глазом песчинки от 0,25 до 0,5 мм. Мелкий песок больше всего напоминает содержимое детской песочницы.

Если спросить, какой грунт обладает наименьшей несущей способностью и меньше других пригоден для возведения основания дома – можно с уверенностью ответить, что это именно плывун. Какой именно вид фундамента подойдет для строительства на плывуне – расскажем далее.

Следующий вид – это супесь. Она представляет собой смесь песка и глины (не более 10%). Если в смоченном состоянии почву удается скатать в шар – значит, это, скорее всего, супесь. Если же почву скатать в шар и раздавить, получив лепешку с ровными краями – значит, это глина. Еще одна ее особенность – при попытке скатать ее в жгут она сохраняет целостность. Лёсс, также – лессовидные грунты, имеют светло-желтый цвет, содержат в составе большую долю пылевидных частиц.

Пористость такой почвы составляет до 50%, у нее очень высокие показатели просадочности, а также размывания водой. Для строительства на таком грунте обязательно потребуется уплотнение почвы методом трамбовки.

Еще один фактор, связанный с грунтом, который обязательно нужно учитывать – это морозное пучение. Так называют реакцию, которая происходит с водой, содержащейся в почве, в зимний период. Под воздействием низких температур она замерзает, начиная распирать грунт, который, в свою очередь, передает дополнительное давление на фундамент. Это связано с тем, что жидкость в состоянии льда занимает гораздо большую часть, чем в жидком.

К наименее пучинистым относятся глинистая почва, пески, крупнообломочные, хрящеватые грунты, к сильнопучинистым – мелкие пылеватые пески и другие.

Один из методов борьбы с этим явлением – это закладка фундамента ниже глубины промерзания грунтовых вод. Ее обязательно нужно установить во время геологических изысканий. Второй вариант – предотвратить промерзания грунтовых вод под фундаментом посредством утепления последнего. Третий, наиболее затратный, но также и очень эффективный – это закладывание так называемого плавающего фундамента.

Несущая способность – что это такое, факторы, влияющие на ее значение, виды свай

Несущая способность характеризует степень стойкости свайной опоры к деформациям под действием оказываемых на нее разносторонних нагрузок – без изменений в ее структуре и потери свойств. Характер и величина факторов воздействия складывается из двух основных составляющих:

1. Массы надземной части сооружения.
2. Характеристик грунта – структура, плотность, степень увлажненности.

Поэтому в зависимости от набора действующих факторов и их особенностей в каждом конкретном случае для основания дома подбирается определенное количество свайных элементов. При этом учитывается материал и конструкция применяемых опор. В частном домостроительстве наибольшее распространение получили следующие виды свай:

• Забивные.
• Винтовые.
• Буронабивные.

Забивные железобетонные опоры монтируются в грунт путем забивки молотом, вибро-погружными установками или специальными вдавливающими устройствами без выемки породы. Винтовые металлические аналоги просто вкручиваются в почву. Буронабивные устанавливаются методом бетонирования предварительно подготовленной скважины.

Схема винтовых свай для фундамента дома Источник k-dom74.ru

По характеру взаимодействия с грунтом сваи делятся на два типа:

1. Сваи-стойки, опирающиеся на твердые скальные породы. Основная нагрузка передается на пяту.
2. Висячие сваи – опираются всей площадью поверхности на сжимающее вокруг окружающие слои грунта.

Определение плотности почвы и уровня грунтовых вод

Плотность определяют в зависимости от пористости основания. В почве есть твердые части, между ними находятся полости, наполненные водой или воздухом в зависимости от условий. Если превысить максимально допустимую нагрузку, сдвиги приведут к разрушению дома. Плотные грунты с малым числом или одиночными кавернами относят к наиболее прочным основаниям.

Плотность находят отношением веса почвенного образца при стандартной влажности к объему, который он занимает. Расчет делают по формуле p = B / V, где:

• B — вес грунта в естественном состоянии, г;
• V — объем, см3.

Породы, которые залегают неглубоко от поверхности, считаются неплотными, с понижением отметки грунты становятся толще, надежнее и прочнее, т. к. на их давят вышележащие пласты. В России наблюдают пески и глины, есть торфяники, болотистые местности и регионы со скальными породами.

Грунтовые жидкости находят в слабых и рыхлых породах или трещинах плотных пластов. Почвенная влага обычно поднимается постепенно и не имеет напора.

Уровень стояния зависит от факторов:

• осадки, испарения;
• температура воздуха, атмосферное давление;
• изменение состояния водоемов;
• хозяйственные процессы деятельности людей.

Влага внутри слоев может быть агрессивной, содержать кислоты, щелочи, сульфаты, углекислоту — такие добавки разрушают бетон и металл фундаментов. Определяют уровень жидкости путем бурения в полевых условиях шурфов, которые отрывают на несколько метров, чтобы они были ниже предполагаемой отметки опоры. Скважину накрывают и оставляют на 5 – 7 суток. Если в ней не обнаружена вода, почва не содержит влаги. В другом случае для выполнения строительных работ по правилам нужен дренаж (система отвода воды).

Влияние влажности грунтов на их несущие свойства

Очень большую роль играет содержание воды в грунте. Способность грунтов удерживать влагу зависит от типа и разновидности грунта, его плотности или пористости. Влажность грунта меняется по сезонам в течение года.

Некоторые типы грунтов в условиях повышенной влажности становятся очень сложным вариантом в качестве основания. Например, пылеватые пески и супеси, могут содержать в большом количестве очень мелкие глинистые частицы. Вследствие наличия этих мелких частиц такие грунты активно вбирают и слабо отдают воду. Насыщенные водой, эти мелкие частицы начинают играть роль смазывающего вещества между крупными частицами грунта.  Уже при небольшом движении жидкости в пласте они переходят в плывунное состояние и легко перемещаются с водой. Фундамент может начать «тонуть» в таком грунте или «уплывать» — смещаться в сторону.

Любой грунт при увлажнении проседает и уплотняется.

В процессе своего существования грунт, расположенный ниже глубины промерзания, уплотняется до состояния «дальше некуда». Ничто не меняет это состояние в течение многих и многих десятков и сотен лет.

В то же время грунт, находящийся выше глубины промерзания, постоянно насыщается влагой и при сезонном промораживании увеличивается в объеме. Влага, находящаяся в порах, увеличивает объем этих пор на 10%.

Таким образом, скелет грунта, находящегося выше границы промерзания, ежегодно «встряхивается», становясь более пористым.

Например, глинистый грунт, находящийся ниже глубины промерзания, обладает минимальной пористостью и максимальной прочностью, а вот тот же грунт, находящийся выше точки промерзания, который и служит основанием для мелкозаглубленных фундаментов, обладает крайне высокой пористостью.

С высокой долей вероятности, супеси и глинистые грунты для мелкозаглублённого фундамента можно считать рыхлыми.

Надо ли проводить испытания грунта в основании фундамента?

Часто спрашивают: «Зачем проводить испытания грунта? Достаточно запроектировать фундамент для грунта с наихудшей несущей способностью».

Действительно, многие проектные организации предлагают готовые проекты домов с плитным фундаментом, рассчитанным на  наихудшие грунтовые условия строительства. Но, из опыта проектирования и строительства известно, что чем большая информация имеется по грунтовым условиям застраиваемой площадки, тем меньшие затраты требуются на устройство фундаментов.

Выгоднее произвести незначительные затраты на испытания грунтов, отобранных застройщиком из шурфов, и подобрать фундамент по конкретным данным, чем без всяких обоснований использовать мощный, но дорогой, фундамент.

Особенно ощутима эта выгода при строительстве двух- и трёхэтажных зданий со стенами из кирпича и бетона с железобетонными перекрытиями.

Для более легких зданий можно выбрать фундамент, основываясь на ориентировочных данных о грунте, собранных самим застройщиком.

Улучшение грунта в основании фундамента

При проектировании фундамента обязательно следует рассмотреть возможность улучшения пригодности грунта для опирания на него фундамента. Часто бывает выгодно укрепить грунт, что позволит сделать простой и надежный фундамент.

При слабых и пучинистых грунтах имеет смысл сосредоточиться прежде всего на улучшении характеристик грунта основания, а уже потом на расчёте толщины-ширины ленты фундамента и её армировании.

Вот краткий перечень мероприятий, которыми можно добиться улучшения характеристик грунта основания.

На слабых грунтах:

• • Устройство подушек из крупных песков и щебня. Иногда имеет смысл полностью заменить в пределах основания слабый слой насыпным непучинистым грунтом с лучшими характеристиками.
  • Уплотнение грунта (трамбовка) при необходимости.

Устраиваемые под фундаментами песчаные подушки выполняют три функции:

1. Повышают несущую способность основания, что позволяет уменьшить ширину фундамента и, как следствие расход бетона на его устройство;

2. Заменяют часть пучинистого грунта на непучинистый, что приводит к уменьшению деформаций пучения основания;

3. Уменьшают переувлажнение грунта при его оттаивании в весенний период, которое оказывает большое влияние на осадки фундаментов;

Толщина подушки должна обеспечивать необходимую несущую способность подстилающего ее слабого грунта, а также ограничить абсолютные и относительные деформации пучения до допустимых пределов, регламентированных нормами.

О влиянии морозного пучения грунтов на фундамент читайте в статье:

Расход строительных материалов и их вес(а):

• бетон марки М 150 для ЖБ ленточного монолитного фундамента. Объем фундамента (предварительный) определяем расчетом: длина 30 м х ширина 0,4 м х высота 1,1 м = 13,2 м3 (предварительно принятые геометрические размеры фундамента). Удельный вес железобетона – 2500 кг/м3 (по данным СНиП II-3-79). Считаем вес фундамента: объем 13,2 м3 х 2500 кг/м3 = 33000 кг или 33,0 т.
• металл, сталь на металлические двери и крепежные материалы. Двери металлические высотой 2,0 м и шириной 0,8 м с металлической коробкой. По сертификату производителя вес составляет 85 кг. Вес гвоздей, шурупов, скоб, металлических закладных деталей — 105 кг. Всего металла — 190 кг, или 0,19 т;
• кирпич полнотелый одинарный М 150 для возведения цоколя. По расчету при укладке цоколя высотой в 40,0 см (0,4 м), шириной в два ряда необходимо 2400 штук полнотелого кирпича из расчета — для 1 м2 кладки шириной в 2 кирпича, при одинарном кирпиче, с учетом растворных швов необходимо 204 штук. Вес одного полнотелого кирпича 3,4 кг. Тогда вес цоколя по кирпичу составит 2400 шт. х 3,4 кг =8160 кг или 8,6 т;
• лесоматериалы (хвойных пород) для сооружения деревянных каркасных стен с наружной обшивкой из вагонки, внутренних деревянных дверей, пола из бруса и половой доски, внутренних каркасных перегородок, внутренней обшивки стен вагонкой, стропил крыши из бруса, доски, горбыля, лестницы из бруса и доски, фронтона мансарды из досок. Обмер всех составных элементов этих конструкций (по выполненным эскизам) составил объем в сумме 23,1 м3. Удельный вес хвойных пород древесины – 500 кг/м3 (по данным СНиП II-3-79). Определяем вес всего использованного лесоматериала — 23,1 м3 х 500 кг/м3 = 11550 кг или 11,550 т;
• профнастил для покрытия крыши. Площадь крыши составляет 55 м2. Применяем оцинкованный профнастил ТУ 1122-002-42831956-02. При весе 1 погонного метра профнастила марки НС18 — 4,35 кг, шириной 1 м, нам необходимо 62 м2 (с учетом перекрытия листов профнастила) или 62 мп (при ширине 1,0 м), что составит 62,0 мп х 4,35 кг = 270 кг или 0,27 т;
• ДВП (древесно-волокнистая плита) для потолка. Площадь потолка 6,0 м х 6,0 м = 36 м2. Размер примененных плит 1,0 м х 1,2 м = 1,2 м2. Всего необходимо плит — 36 м2 : 1,2 м2 = 30 плит. По плотности материала планируется применить полутвердые плиты с удельным весом 400 кг/м3. Вес одной плиты, при толщине 5 см, составит: 1,2 м2 х 0,05 м х 400 кг/м3 = 24 кг. Общий вес облицовки потолка 24 кг х 30 плит = 720 кг или 0,72 т;

Справка. ДВП по плотности материала делятся на: сверхтвёрдые (плотность 950 кг/м3), твёрдые (850 кг/м3), полутвёрдые (400 кг/м3), изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3) и изоляционные (до 250 кг/м3). Промышленностью выпускаются ДВП с размерами (мм): длина 1200-5500; ширина 1000-2140; толщина 2,5-12. По материалам нормативных документов: ГОСТ 4598-86 (2000) «Плиты древесноволокнистые. Технические условия»; Технические условия»; ТУ 5536-0257438-009-99 «Плиты древесноволокнистые средней плотности».

• утеплитель для стен, пола, потолка и крыши. Общая площадь утепления: стен 6 м+6 м+6 м+6 м=24 м х 2,65 м (высота до потолка) = 63,6 м2; потолка 6 м х 6 м =36 м2; пола 6 м х 6 м = 36 м2; крыши 55 м2. Всего 63,6 м2 + 36,0 м2 + 36 м2 + 55 м2 = 190,6 м2. В качестве утеплителя используем пенопласт листовой ПСБ-С 25 по ГОСТ 15588-86, толщиной 0,15 м, плотностью 25 кг/м3. При этом объем утеплителя составит 190,6 м2 х 0,15 м = 28,59 м3, а вес 28,59 м3 х 25 кг/м3 = 714,75 кг или 0,715 т.
• гидроизоляция для фундамента и крыши. Для фундамента применяем в качестве гидроизоляции материал «Акваизол СБС» по ТУ 30510965-001, в два слоя. Удельный вес материала — 2,5 кг/м2. Длина фундамента 30 м. При укладки «Акваизола» в один слой шириной 0,5 м нам необходимо 30 м х 0,5 м = 15 м2 материала, а при двух слоях 15 м2 х 2 = 30 м2. Вес гидроизоляции составит 30 м2 х 2,5 кг/м2 = 75 кг. Для крыши используем гидроизоляционный материал мембрана толщиной 0,6 мм, плотностью 0,94 г/см3 или 940 кг/м3 (1 г/см3 =1000 кг/м3). Площадь для гидроизоляции крыши – 55 м2. Объем пленки 55 м2 х 0,0006 м = 0,033 м3. Вес 0,033 м3 х 940 кг/м3 = 31 кг.

Общий вес гидроизоляции будет 75 кг + 31 кг = 106 кг или 0,106 т.

цементно-песчаный раствор для кладки кирпича цоколя. Исходим из существующих норм — на 1 м3 сплошной стенки одинарного кирпича шириной в два кирпича необходимо 0,240 м3 раствора. Объем нашего цоколя составляет: ширина 0,51 м х длина 30 м х высота 0,4 м = 6,1 м3. Тогда объем необходимого количества раствора для 6,1 м3 кирпичной кладки составит 6,1 х 0,240 = 1,4 м3. Удельный вес раствора составляет 1800 кг/м3 (по данным СНиП II-3-79). Вес раствора составит 1,4 м3 х 1800 кг/м3=2574 кг или 2,574 т.

Способы вычисления несущей способности по различным параметрам

Несущая способность сваи зависит от целого ряда параметров. Главные из них – материал опоры и виды грунта, с которыми она контактирует при заглублении. Опираясь на данные характеристики можно легко рассчитать необходимое количество элементов свайного фундамента и их геометрические параметры.

Свайные фундаменты

Среди получивших наибольшее распространение в частном домостроении можно выделить следующие свайные фундаменты:

• На винтовых сваях;
• На забивных опорах;
• С помощью буронабивных свай.

Каждый вариант хорош в тех или иных случаях и может использоваться при строительстве зданий различной конструкции и этажности.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Винтовые сваи представляют собой стальные трубчатые опоры, оснащенные в нижней части лопастями, облегчающими процесс внедрения в грунт. Для строительства домов используют элементы диаметром 133, 108 и 89 мм. Более тонкие сваи можно применять для монтажа легких конструкций типа беседок и террас.

Фундамент на винтовых сваях

Несущая способность сваи с лопастями зависит от следующих параметров опоры:

1. Диаметра трубы;
2. Длины трубы, погруженной в почву;
3. Диаметра лопастей, распределяющих конечную нагрузку на грунт.

Даже трубы самого большого диаметра не позволяют использовать их для строений из таких сравнительно тяжелых строительных материалов, как кирпич и бетонные стеновые блоки. Для соответствия нагрузке дома даже на таких мощных почвах, как глиняные шаг установки винтовых свай может составлять 0,3 метра, что невыгодно с точки зрения технологии и экономики строительства.

Особенности фундамента на забивных сваях

Максимально возможная несущая способность забивной сваи позволяет широко использовать подобный вид фундаментов даже при строительстве многоэтажных жилых домов. Это способствует их распространению при возведении конструкций высотой до 40-60 метров.

Применение специализированной строительной техники позволяет использовать опоры, длина боковой поверхности которой может составлять десятки метров. Забитая свая нижним концом опирается на высокопрочные скальные породы, передавая им нагрузку от конструкции дома. Прочность материала опоры достаточна для сохранения ее целостности под такой высокой нагрузкой.

В частном домостроении фундамент на забивных сваях распространен очень слабо. Связано это с высокой стоимостью аренды пневматического забивного оборудования и его операторов. Только в крайних случаях строительные инженеры склоняются в пользу такого вида фундамента для двухэтажных частных домов.

Буронабивные сваи – оптимальный вариант фундамента

Буронабивные сваи аналогичны забивным, но монтаж тела опор осуществляется непосредственно на месте строительства. Для этого в грунте бурится отверстие, в которое опускается полая цилиндрическая опалубка в виде труб. Внутрь устанавливается стальной усиливающий каркас и полость заполняется бетоном. Для увеличения несущей способности сваи возможно изготовление ее нижнего конца в виде полусферического или конического расширения.

Важный аспект – материал, из которого изготовлена опора и способ ее изготовления. Максимальная величина характерна для железобетонных заводских стоек. Несущая способность сваи по материалу в расчетах характеризуется коэффициентами, величина которых определяется по соответствующим таблицам.

Фундамент на буронабивных сваях

В процессе бурения первого или пробного шурфа на месте строительства необходимо как можно тщательнее изучить имеющиеся слои грунта, ибо каждый из видов почв обладает различной несущей способностью сваи. Конкретные цифры по каждому виду почв легко найти в соответствующем ГОСТе, который называется «Грунты. Классификация». Эти величины учитывают, когда определяется несущая способность сваи по грунту.

Буронабивная свая, как и забивная, благодаря плотной посадке в почву нагрузку от конструкции дома передает не только своим нижним концом, но и по всей боковой поверхности. Это отличает их от свайных опор и служит неоспоримым преимуществом. Для более тщательного изучения технологии расчета несущей способности сваи рассмотрим ее на конкретном примере.

Вычисление несущей способности свайно-винтового фундамента

Несмотря на то что свайно-винтовые фундаменты достаточно надежны, а их конструкционные особенности можно рассчитать используя специальный калькулятор, определение удерживающих характеристик фундамента непременно выполняется. Опорные свойства винтовой сваи напрямую зависят от типа грунта.

Таблица: Определение несущих характеристик винтовой сваи

ПочваСтруктураРасчетное сопротивление грунта (кг/см²)Опорная способность винтовой сваи (т), при глубине залегания лопасти (см)150200250300ГлинаПолутвердая64,65,56,156,6Тугая54,154,85,76,4Мягкая43,654,455,055,85Супеси и суглинкиПолутвердая5,54,355,155,856,55Тугая4,53,84,75,46,05Мягкая3,53,44,254,75,4ЛёссМягкая12,252,83,654,4ПесокСредняя159,059,610,511,0Мелкая85,656,357,057,75Пылеватая54,14,955,656,2

Расчет любого фундаментного основания проводится по единой методике, здесь может применяться специальный калькулятор.

Свайно-винтовой фундамент

Последовательность расчета:

• определение коэффициента сопротивления почвы;вычисление массы постройки;определение давления, оказываемого весом здания на опору;сравнение удерживающих характеристик основания и давления, оказываемого постройкой;корректировка конструкции фундаментного основания или параметров сваи.

Верный подбор и расчет винтовой сваи позволит домохозяину сэкономить на ремонтных работах базового уровня дома. Конструктивно сваи отличаются по виду почвы, где устанавливается опора:

• для вечной мерзлоты;для пучинистых и обводненных почв.

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП 22.13330.2011 с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП 2.02.01-83*, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

• 1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = 0.102 кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.