Узел свайно плитного фундамента

Свайно-плитный фундамент

Владельцы патента RU 2331738:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий. Свайно-плитный фундамент включает железобетонные сваи и ростверки. Свайно-плитный фундамент включает железобетонную плиту, выпуски арматуры которой жестко состыкованы с выпусками арматуры верхней части ростверков. При этом плита расположена на подготовленном основании, отделена от ростверков заполненными герметичным материалом швами и имеет минимальную толщину, обеспечивающую восприятие сейсмических нагрузок. Технический результат состоит в обеспечении необходимой жесткости свайных фундаментов, обеспечивающей совместность деформаций элементов фундаментов при поступательных и крутильных формах сейсмических нагрузок. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий.

Известны свайные фундаменты, в которых сваи несут основную нагрузку, а ростверки в расчетах на несущую способность не учитываются (Ухов С.Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. Изд. АВС, М., 1994, с.308. Расчет и проектирование фундаментов).

Недостатком таких фундаментов является то, что несмотря на развитую площадь подошвы ростверков в методах расчета не учитывается восприятие ростверками нагрузок от зданий.

Известны свайно-плитные фундаменты, в которых головы свай объединяются плитой-ростверком. В таких фундаментах (СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов, с.31, п.7.4.10) рекомендуется считать, что 85% нагрузки воспринимается сваями, а 15% — плитой. Для обеспечения жесткости плиты ее размеры, а главное толщину предполагается делать большой. Распределение нагрузки между плитой и сваями не всегда удается рассчитать корректно.

При проектировании в сейсмических районах также известно техническое решение, включающее железобетонные сваи и ростверки, связанные отдельными рандбалками (Ухов С.Б. и др. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., Высшая школа, 2002, с.521, рис. 17). Однако при этом не обеспечивается взаимодействие рандбалок и ростверков, особенно при крутильных колебаниях, поэтому гораздо эффективнее объединять ростверки плитой, обеспечивая независимость осадки отдельных ростверков под статической нагрузкой.

Техническим решением задачи является достижение необходимой жесткости свайных фундаментов, обеспечивающей совместность деформаций элементов фундаментов при поступательных и крутильных формах сейсмических нагрузок.

Поставленная задача достигается тем, свайно-плитный фундамент, включающий железобетонные сваи и ростверки, согласно изобретению имеет железобетонную плиту, выпуски арматуры которой жестко состыкованы с выпусками арматуры верхней части ростверков, при этом плита расположена на подготовленном основании, отделена от ростверков заполненными герметичным материалом швами и имеет минимальную толщину, обеспечивающую восприятие сейсмических нагрузок.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что сваи в кусте, воспринимающие нагрузки от колонн каркасного здания, объединяются жесткими ростверками, отделенными от промежуточных фундаментных плит швами, что позволяет плиты, на которые передаются нагрузки от стенового заполнения и пола расположенного над ними этажа, делать тонкими. В отличие от связей в виде рандбалок между ростверками плита обеспечивает совместность работы ростверков при крутильных и поступательных колебаниях.

На фиг.1 показан вид свайно-плитного фундамента сверху.

На фиг.2 показан разрез, на котором видно, как соединяют арматурные выпуски плиты с арматурными выпусками верхних частей ростверков.

Свайно-плитный фундамент включает железобетонные сваи 1, которые могут быть как забивными, так и буровыми. После выполнения в грунте сваи в кустах объединяются жесткими железобетонными ростверками 2, которые стыкуются с элементами надземных конструкций 3 (колоннами, несущими стенами и т.д.). В промежутках между ростверками выполняется подготовленное основание 5, на котором устраивается жесткая железобетонная плита 6, имеющая арматурные выпуски 7. Железобетонные ростверки 2 также имеют арматурные выпуски 4. Железобетонные плиты 6 и ростверки 2 расположены так, что между ними остается шов 8, необходимый для жесткой стыковки арматурных выпусков 4 и 7 с последующей заделкой шва герметичным материалом.

Свайно-плитный фундамент возводят следующим образом. Сначала погружают сваи 1, объединяя их в кусты ростверками 2, воспринимающими нагрузки от колонн каркаса 3, предусматривая выпуски арматуры 4 из верхней части ростверков 2, подготавливают основание 5 для устройства тонкой плиты 6, выпуски арматуры которой 7 соединяются с выпусками арматуры 4 верхних частей ростверков 2. Бетон ростверков 2 отделен от бетона плиты 6 швами 8, ширина которых принимается меньше величины расчетного горизонтального перемещения элементов ростверков и плит при сейсмических воздействиях. Швы заполняются герметичным материалом, что обеспечивает независимость осадок, но в то же время решает вопрос гидроизоляции и совместности реакции ростверков на сейсмические события.

Габариты устраиваемой плиты зависят от конструктивных особенностей проектируемого здания (шага колонн, полезной нагрузки и т.д.), а также от сейсмических характеристик участка строительства (балльность площадки), при этом толщина конструкции оказывается минимальной — от 120 мм до 300 мм, т.к. жесткость в горизонтальном направлении, требуемая для восприятия сдвиговых и крутильных воздействий, даже у сравнительно тонкой плиты на упругом основании очень высока.

Свайно-плитный фундамент, включающий железобетонные сваи и ростверки, отличающийся тем, что имеет железобетонную плиту, выпуски арматуры которой жестко состыкованы с выпусками арматуры верхней части ростверков, при этом плита расположена на подготовленном основании, отделена от ростверков заполненными герметичным материалом швами, и имеет минимальную толщину, обеспечивающую восприятие сейсмических нагрузок.

Источник

Сферы применения и этапы работ по возведению свайно-плитного фундамента

Устройство свайно-плитного фундамента совмещает преимущества обоих типов силовой конструкции.

Эта инновационная технология подходит для строительства тяжеловесных и многоэтажных сооружений на неравномерных и неизученных грунтах, а также в условиях сейсмически опасных территорий.

Устройство конструкции

Конструктивно фундамент состоит из двух несущих частей:

Верхняя часть силовой конструкции покрывает отдельно стоящие опоры. Нагрузка проектного сооружения распределяется через элементы фундамента на грунт таким образом:

• 80–85% веса принимает свайное поле;
• 15–20% – железобетонная плита.

В зависимости от исходных условий выбирают различные типы свай:

Комбинированное свайно-ростверковое основание с монолитной плитой

Свайно-плитный фундамент с ростверком – разновидность предыдущего типа опорной конструкции.

Основные элементы:

1. Опоры, заглубленные в почву.
2. Ростверк, объединяющий оголовки свай.
3. Монолитная плита, связывающая все элементы системы в единую опорную конструкцию.

Ростверк в данной системе отвечает за равномерное распределение нагрузок и связку верхней и нижней частей основания.

Устройство обоих типов фундамента практически одинаковое. Различие между конструкциями заключается в том, что свайно-плитный фундамент полностью опирается на грунт, а наличие ростверка не допускает контакт монолита с почвой. В последнем случае основание защищено от опрокидывающих сил, которые возникают в результате сезонного промерзания почвы.

Когда и какой лучше выбрать?

Плиту на сваях выбирают для строительства многоэтажных домов и промышленных объектов, когда важна жесткость и надежность силовой конструкции на неустойчивых почвах. Такое сооружение будет отличаться устойчивость по отношению к вертикальным и горизонтальным нагрузкам, возникающих в грунте.

Сфера применения свайно-ростверкового основания с плитой шире. Конструктивные особенности системы позволяют использовать фундамент в таких случаях:

• сооружение имеет много тяжелых перекрытий и перегородок, что обуславливает потребность в равномерном распределении веса на основание;
• здание опирается на просадочные и переувлажненные грунты;
• на участке подземные источники близко расположены к поверхности;
• строительство ведется в зоне повышенной сейсмической активности.

Особенности проектирования фундамента при тяжелых геологических свойствах участка описаны в СП 24.13330.2011.

Подготовка и проектирование

Перед проектированием анализируют характеристики участка, а именно:

• тип и физико-механические свойства почвы;
• степень пучения земельных масс;
• глубину сезонного промерзания грунта;
• риски подтопления, оползней и т.д.

Проводят расчеты проектных нагрузок, в том числе в процессе эксплуатации сооружения. На основе полученных данных:

1. Принимают решение о целесообразности применения свайно-плитного или свайно-ростверкового фундамента с плитой.
2. Выбирают строительные материалы (марку бетона, характеристики арматуры и т.п.).
3. Определяются с геометрическими размерами силовых элементов.
4. Рассчитывают оптимальную глубину заглубления опор.
5. Рассчитывают риски относительно осадки и различных деформаций.

Проектирование предполагает составление чертежа. Графический документ содержит сведения:

• габариты возводимой конструкции;
• сечения всех силовых элементов;
• размеры опор, плиты, ростверка, отмостки, уступов;
• места расположения свай с учетом шага;
• элементы гидроизоляции и теплоизоляции;
• особенности армирования;
• линии инженерных коммуникаций и не только.

1. Спецификации всех конструктивных элементов.
2. План установки.
3. Таблицу допустимых нагрузок.
4. Примечания относительно особенностей основания.

Чертежи свайно-плитных фундаментов:

Технологии строительства

Перед началом возведения основания рекомендуется ознакомиться с нормативными требованиями, изложенными в соответствующей документации:

При строительстве представленного типа фундамента применяют несколько технологий:

1. Для плитного основания.
2. Для опорных свай.
3. Для свайно-ростверковой силовой конструкции.

Разметка участка и обустройство котлована

По осям свайного поля делают разметку:

• вставляют в грунт обноски на расстоянии 1,5 м от углов конструкции;
• натягивают шнуры;
• размечают контур известковым раствором.

Принципы устройства котлована:

1. Технология с ростверком не предусматривает выемку грунта под монолитную часть фундамента.
2. Для заглубленной плиты роют котлован на глубину промерзания почвы (2–2,5 м).
3. Для наземной и мелкозаглубленной плиты – 0,5 – 1,0 м соответственно, подготавливая место для песчано-щебневой подушки.

Монтаж свай

Технология устройства свайного поля зависит от выбранного типа опор. Для свайно-плитного фундамента могут быть использованы такие типы свай:

• железобетонные забивные;
• буронабивные армированные;
• винтовые (металлические или железобетонные).

Этапы монтажа железобетонных забивных свай:

1. Делают небольшие углубления в местах устройства силовых элементов.
2. Забивают сваи с помощью специальной техники.
3. Выравнивают опоры на одной высоте.
4. Разбивают бетон в верхней части столба, оставляют выпуск из армированных прутьев для последующей связки с верхним элементом фундамента.

Монтаж винтовых свай:

1. Перед ввинчиванием свай их поверхность покрывают гидроизолирующим составом).
2. Вкручивают сваи на определенную глубину с помощью спецтехники (как правило, опоры имеют больше габариты и качественно вкрутить элементы ручным способом невозможно).
3. Выравнивают сваи на одном уровне по горизонтали (металлическим трубам обрезают верхнюю часть с технологическим отверстием, железобетонным – разбивают бетон для получения доступа к прутьям).
4. Металлические трубы заполняют бетонным раствором, который послужит защитой для металла от окисления.

Последовательность устройства буронабивных свай:

• роют траншеи в грунте;
• на дне шурфа устраивают утрамбованную подушку из песка;
• строят опалубку (часто используют листовой рубероид, который послужит гидроизолирующим слоем для опор);
• помещают в скважину армирующий каркас;
• заливают шурф бетоном;
• протыкают раствор прутом для удаления пузырьков воздуха.

Сваи устраивают в грунте на глубине залегания твердых пород так, чтобы силовая конструкция опиралась на устойчивый несущий пласт.

Технология монтажа свай для свайно-плитного фундамента — в видео:

Изготовление ростверка

В отличие от плиты, ростверк должен находиться на определенном уровне от земли, чтобы силы морозного пучение «не оторвали» его от свай.

Для строительства тяжеловесных конструкции целесообразно использовать железобетонный или металлический ростверки, которые выгодно отличаются повышенной прочностью и долгим сроком службы.

Этапы строительства железобетонного ростверка:

• устройство опалубки;
• укладка гидроизоляционного слоя;
• армирование;
• заливка раствором.

1. Винтовые металлические стержни: оголовки заглубляются в тело ростверка минимум на 5–10 см.
2. Железобетонные столбы: связывают армирующий каркас ленты с выпуском прутьев из нижних силовых элементов.

Монтаж металлического ростверка:

• на оголовки свай приваривают обвязку из швеллера или двутавровой балки, располагая металлический элемент «на ребро»;
• на нижние полки металлической обвязки укладывают слой профнастила.

При монтаже ростверка со съемной опалубкой можно устанавливать швеллер «плашмя», при этом приваривает его к оголовкам не обязательно. В этом случае ростверк изготавливают из дерева, а после застывания бетона его демонтируют.

Как устроена плита?

Технологические этапы строительства верхней монолитной части фундамента:

1. Устройство песчаной подушки.
2. Монтаж бетонной стяжки (подбетонка) без армирования.
3. Укладка гидроизоляционного слоя.
4. Монтаж опалубки (выше на 5–7 см проектной отметки).
5. Армирование.
6. Бетонирование.
7. После застывания – обработка плиты холодной мастикой или битумным праймером.

В зависимости от вида нижней части свайно-плитного фундамента связка арматурного каркаса плиты может быть выполнена с арматурой ростверка или свободными прутьями железобетонных опор.

Особенности устройства монолитной фундаментной бетонной плиты на винтовых сваях:

• к оголовкам труб приваривается швеллер в качестве обвязки, выдерживая один горизонтальный уровень;
• сварные швы зачищаются и покрываются слоем лакокрасочного материала;
• сверху приваривается каркас из металлического проката, создавая опорную плоскость для листов профнастила;
• строится опалубка под плиту (щели между горизонтальной и вертикальными плоскостями заделываются монтажной пеной);
• укладывается арматурный каркас;
• внутренняя часть опалубки заливается раствором;
• после застывания бетона плита обмазывается гидроизоляционным составом.

Варианты обеспечения демпферного пространства под плитой для фундамента с ростверком:

1. Монтаж несъемной опалубки из пенопласта вместо подбетонки. При вспучивании материал сжимается, не оказывая давления на силовые элементы конструкции.
2. Монтаж щитовой опалубки – вариант для висячего ростверка (1–1,5 м над землей), чтобы можно было убрать опалубки после затвердевания бетона.

Устройство плиты на сваях для свайно-плитного фундамента — в видео:

Стоимость погонного метра

Цена строительства складывается из множества факторов, поэтому предварительно обозначить стоимость не решится ни один застройщик. Ориентироваться можно на усредненную стоимость погонного метра плитного фундамента, добавленную к показателю для свайного и ростверкового основания:

Тип основания	Стоимость, руб./м3
Плита на винтовых сваях	12000
Плита на буронабивных сваях	13800
Плита на забивных ж/б сваях	15870
Плита на свайно-ростверковом фундаменте (с ж/б летной)	17800
Плита на свайно-ростверковом фундаменте (с обвязкой швеллером)	16800

Частые ошибки и советы, как их избежать

Монтаж плитно-свайного основания представляет собой сложный и трудоемкий процесс, который обычно доверяют профессиональным строителям. При этом заказчику необходимо проконтролировать, чтобы работники не допускали типичных ошибок:

Отказ от дополнительного гидроизоляционного слоя, когда плита фундамента является полом нижнего этажа.

Для уменьшения теплопотерь эксперты советуют между землей и песчаной подушкой укладывать слой глины, а непосредственно под плиту – листовой пеноплекс.
Заливка раствора в несколько этапов. Проблема связана со значительными потребностями в объеме бетона для строительства. Когда раствор подается частями, он постепенно начинает застывать и в результате образуются швы, снижающие прочность и жесткость фундамента.

Как правило, бетон подают одновременно через специальные желоба, не допуская ударов. Затем раствор подвергают вибрации для удаления воздуха и максимального уплотнения.

Применение обогревателей для скорейшего затвердевания бетона. В результате плита получается неоднородной по составу, а расчетная прочность основания снижается.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Заключение

Комбинированные типы фундамента, обладающие достоинствами свайных и плитных оснований, отличаются повышенной прочностью и долговечностью. Ввиду значительных материальных и трудовых затрат, а также сложности проектных расчетов, свайно-плитное основание применяется только в тех случаях, где другие силовые конструкции не справятся в сложных геологических условиях участка.

Источник