Висячие сваи — устройство и применение

Висячие сваи — выбираем лучшее

Слабое естественное основание – одна из основных причин развития технологии укрепления фундаментов и повышения несущей способности самого грунта. Давно известна технология создания висячих свай, то есть опор, погружаемых в массив слабой горной породы. Как и любой другой, этот метод в чем-то хорош,но имеет весовые недостатки.

По внешнему виду висячие сваи являются бетонными стержнями. По строительным нормам они имеют длину 7 метров. Форма поперечного сечения опор может быть любой, также они могут быть цельными по длине или сборными. Такие сваи удлиняются в случае проведения работ с рыхлыми породами.

Работают такие опоры боковой поверхностью, а концом – очень незначительно. Из-за такой особенности работы висячая свая может просто напросто «сползти» дальше. Специалисты нашли несколько способов, как закрепить опору в массиве грунта.

  1. Используют заготовки свай более толстого сечения, таким образом, растет площадь их соприкосновения с грунтом и улучшается фиксация в нем.
  2. Делают сваи длиннее 7 метров, даже не затем, чтобы довести ее до положения сваи-стойки, а для того же, зачем увеличивают и поперечное сечение. Трение по удлиненной боковой поверхности не позволяет опоре перемещаться вниз или вбок относительно проектного положения.
  3. Повышают плотность расположения свай.
  4. Делают опоры с утолщением на конце или даже по бокам для повышения их устойчивости.
  5. Применяют новые технологии, такие как разрядно-импульсная и некоторые другие.

Слева- свая-стойка, справа — висячая свая

За счет этих методик решаются многие вопросы строительства, но остаются и такие задачи, решать которые нужно, но пока удается с трудом.

  1. Расширение свай и их удлинение требует дополнительного сырья, которое стоит денег. Такие мелочи значительно повышают конечную стоимость фундамента.
  2. Толстые или длинные сваи труднее забивать в землю, а это в свою очередь тоже сказывается на стоимости конечного результата, то есть фундамента.
  3. Повышение плотности расположения свай часто дает, как бы странно это не звучало, эффект погружения всего куста свай в грунт, потому что слой под концами свай не выдерживает веса грунта и самих опор над ним. Это влечет за собой осадку здания и даже его подвижки, что приводит его в аварийное состояние. Самое худшее, это когда указанные процессы относительны, то есть идут с одной стороны здания, а вторая не движется. Тогда здание может просто треснуть.

Практическим путем было установлено идеальное отношение диаметра опор и расстояния между ними 1:3 и более. В обратном случае слишком велика вероятность осадки всего фундамента.

Способы погружения

Принцип устройства фундамента на висячих сваях один, это их забивание, но этот процесс имеет свои разновидности.

  1. Вибрационный – безопасный для сваи, горной породы и окружающих зданий метод, изобретенный относительно недавно. При воздействии вибрации грунт несколько размягчается и свая хорошо входит в него, а потом, после прекращения вибрационного воздействия, грунт застывает и опора оказывается зафиксированной в его массиве. До момента «схватывания» подавать на сваю нагрузку нельзя, так как она просто сползет ниже проектной отметки.
  2. Вдавливание – эффективно в глинистых, мягких и пластичных грунтах. Самый удобный способ, если сваи нужно погружать секциями.
  3. Вибрационное вдавливание – гибридный метод на основании двух вышеизложенных, считается инновационным, наиболее щадящим и эффективным на сегодняшний день.
  4. Ударный – способ «по старинке», опасен для самой опоры, так как она может треснуть и для окружающих зданий, так как они тоже могут потрескаться из-за распространяющихся в толще грунта сейсмических волн. Помимо опасности, этот метод еще и очень мешает жителям окружающих домов.
  5. Ввинчивание – метод, который используется, если мы работаем с винтовыми сваями. Они также будут висячими по расположению в толще грунта, но на конце имеют винт, за счет которого погружаются и фиксируются в породе.

Основная формула при расчетах

Формула для производства расчета несущей способности опоры имеет следующий вид: Р=Кm(RнF+uΣfnili).

Расчет устойчивости по этой формуле производится по следующим параметрам:

  • К – коэффициент неоднородности грунта, в который погружают сваю, б/p;
  • F – площадь поперечного сечения опоры, м2;
  • Rн – сопротивление грунта нагрузкам, т/м2, этот параметр берется из таблиц, приведенных в нормативных документах и приложениях к ним;
  • m – коэффициент условий работы сваи, б/р:
  • Ii – расстояние между сваями или толщина слоя грунта между ними, по-разному в разных источниках, м;
  • u – периметр поперечного сечения опоры, м;
  • fni – табличное сопротивление грунта по боковой поверхности погружаемой сваи, т/м2.

Укрепление фундаментов

Помимо строительства новых, существует не менее важное направление укрепления уже существующих, эксплуатируемых оснований сооружений. Самое распространенное решение этой задачи и эффективное, по расчетам строителей, это погружение под фундамент буронабивных свай.

По положению в массиве грунта они тоже висячие, но по типу устройства – буронабивные. Для достижения лучшего трения грунт трамбуется, а между существующими опорами бурятся скважины, куда подается под напором цементный раствор. Напор может быть столь велик, что вызывает гидроразрыв и последующее самоуплотнение грунта.

Скважины имеют глубину на пару метров больше глубины погружения старых свай.

Если нужно укрепить плитный фундамент, то под него инъецируют цементный раствор. К опорам также удобно подводить цементный раствор инъекторами.

Инъецирование дороже, но оно позволяет подвести раствор в нужное место с большой точностью. Таким образом, несущая способность фундамента на старых опорах или плите возрастает в два раза.

Этим висячие сваи хороши, их при нынешнем развитии техники можно укреплять по мере эксплуатации.

Такое укрепление имеет массу преимуществ, вот некоторые из них:

  1. Методика хорошо себя зарекомендовала, доступна по цене и трудозатратам.
  2. Нужен минимум техники: буровая установка и насос.
  3. Тромбование исключает последующую осадку здания.
  4. Деликатность технологии делает ее единственной возможностью продлить срок «жизни» аварийных зданий без нанесения большего вреда.
  5. Возможность проведения монтажа буронабивных опор под фундаментом частного дома, своими руками.
  6. Отсутствие необходимости снимать, а потом опять подавать нагрузку на фундамент.

Забивание свай, конечно, не подойдет для самостоятельного устройства фундамента дачного дома, инъектор арендовать тоже будет дорого и вы не сможете им пользоваться без специалиста. Для самостоятельного возведения фундамента больше подойдет метод буронабивных свай, так как скважины под них модно пройти ручным буром, а цементный раствор закачать насосом тоже самостоятельно.

Источник: http://fundament-prosto.ru/svai/330-visyachie.html

Применение висячих свай

Схематическое изображение висячего фундамента

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются строители — это слабый грунт.

На такой почве довольно трудно заложить надёжное основание даже для небольшого одноэтажного дома, не говоря уже о массивных многоэтажках. Наиболее эффективным выходом из данной ситуации является свайный фундамент.

В зависимости от типа опирания на грунт, данная технология подразделяется на две разновидности: сваи стойки и висячие сваи.

Два вида свайной технологии

Каждый из двух подтипов свайной технологии имеет свои плюсы и свои недостатки. Общим для обоих методов является то, что и в том, и в другом случае постройка опирается своим весом на сваи, заглублённые в грунт. Однако, способы заглубления в обоих случаях абсолютно разные, как и принципы работы стоечной и висячей опорной конструкции.

Свая-стойка

Сваи стойки представляют собой опору, которая проходит сквозь слабые слои почвы и углубляется в твёрдый грунт. Степень заглубления в прочные слои зависит от массивности строящегося здания, и не должна быть меньше 0,5 м.

Принцип действия опоры в данном случае такой: свая, подобно жёсткому стержню, воспринимает на себя вес постройки, и передаёт его плотным слоям почвы.

В этом случае основную работу по перераспределению массы производит нижняя часть сваи, опирающаяся на прочный несжимаемый грунт.

Подобный метод отлично подходит для тех случаев, когда слабый слой почвы не слишком большой, и не превышает в глубину нескольких метров.

При более глубоком залегании несжимаемых грунтов финансовые расходы на установку свай-стоек резко возрастают.

Прежде всего, это связано с необходимостью соблюдать минимальное соотношение длины стойки и её сечения, для сохранения её жёсткости и прочности, что значительно увеличивает размеры каждой опоры.

Принцип работы сваи-стойки (слева) и висячей опоры

Висячие сваи

Висячие сваи, в отличие от свай-стоек, «работают» по совершенно другому принципу. Опирание в данном случае происходит на слабый просадочный грунт, а не на прочные несжимаемые породы. Опоры находятся в полуподвешенном состоянии, но, тем не менее, способны нести на себе значительные нагрузки. Происходит это за счёт силы трения боковых поверхностей опор об окружающий её слабый грунт.

Виды опор

В качестве материала для свайных опор могут выступать дерево прочных пород (лиственница, дуб, сосна), металлические трубы, железобетонные конструкции. Согласно нормативам ГОСТ, все виды железобетонных опор, как стоечного, так и висячего типа, подразделяются на несколько классов, в зависимости от:

  • Типа поперечного сечения.
  • Способа внутреннего армирования.
  • Типа конструкции.

Типы сечения фундаментных опор

В поперечном сечении они чаще всего имеют форму квадрата или круга, реже – прямоугольника или двутавра. Продольное сечение бывает прямоугольным, в виде призмы, ромба или трапеции. Могут быть цельнолитыми или пустотелыми, и выполняться как совсем без армирования, так и с продольным или продольно-поперечным способом установки арматуры.

Железобетонная опора обычно исполняется в виде монолитного бетонного столба, но особо габаритные конструкции могут делаться составными, из нескольких стыкуемых друг с другом деталей.

Такой метод используется при необходимости опускания сваи на значительную глубину, или при значительной массивности опоры – для удобства транспортировки и заглубления.

По типу заглубления висячие сваи могут быть:

  • Забивными, когда заглубление в почву происходит механическим воздействием на верхнюю часть опоры – молотом-копром, вдавливающим или вибрационным механизмом.
  • Буронабивными. В этом случае в почве бурятся отверстия необходимой глубины, которые заполняются бетонным раствором.
  • Винтовыми. Подобные опоры снабжаются спиралевидными лепестками, и закручиваются при помощи специальных машин – сваекрутов.
  • Буровыми – в грунте бурится скважина определённого диаметра, который не должен превышать размер сечения сваи. В данное отверстие заглубляется свая под действием собственного веса либо посредством воздействия на неё извне.

Область применения

Используется висячая технология при возведении зданий самой различной массы и этажности – от небольших малоэтажных строений, до больших заводских цехов и многоквартирных домов.

Выбор висячего или стоечного фундамента производится ещё на стадии проектирования здания в зависимости от геологических условий и конструктивных особенностей постройки.

Перед этим в обязательном порядке производятся предварительные геодезические исследования, цель которых — определение показателей плотности грунта и глубины залегания твёрдых пород.

Особое внимание следует уделить возможности подвижек слабой почвы в результате сезонных или тектонических воздействий – замерзания и таяния, землетрясений, селей и оползней. Данные характеристики могут стать противопоказаниями к использованию при строительстве висячей технологии.

Бетонные монолитные сваи

Инженерные расчёты

Технология висячего фундамента достаточно сложна, и требует произведения тщательных расчётов ещё на этапе планирования. Данные вычисления отличаются от расчётов для свай-стоек — в них учитывается гораздо больше прямых и косвенных значений и параметров. Связано это с ненадёжностью слабых просадочных грунтов, как несущей опоры.

Определить необходимую несущую способность фундамента можно по формуле, данной в разделе №2-02-03-85 СНиП. Инженерные расчёты достаточно сложны, и производить их следует специалистам, обладающим соответствующим образованием. Для точного вычисления понадобятся следующие параметры:

  • Наружный периметр сечения сваи (u).
  • Площадь нижнего торца опоры (A).
  • Длина заглублённой части висячей опоры (Hi).
Читайте также:  Фундамент с цокольным этажом: этапы возведения и отделки

Также в формулу входит ряд табличных значений:

  • Сопротивление грунта под нижней частью опоры (R).
  • Сопротивление всех слоёв почвы, сквозь которые проходит свая (Fi).
  • Условный коэффициент работы конструкции под наконечником и на боковых поверхностях опоры. Зависит от способа заглубления и даны в соответствующих таблицах СНиП.

Рассчитывается нагрузка на сжатие каждой отельной опоры в соответствии со следующей формулой.

Это базовая формула для висячих опор, заглубляемых забивным методом. Имеется ещё одна формула, позволяющая рассчитать несущую способность сваи. Выполняется она на определение минимальной выдёргивающей нагрузки.

Параметры, используемые в данном случае аналогичны ранее приведённым, с той лишь разницей, что коэффициент условий работы имеет другое значение.

Недостатки технологии и способы их устранения

Главным недостатком висячего фундамента является его недостаточная несущая способность. Чтобы решить данную проблему и повысить надёжность конструкции, разработан целый ряд технологических методик.

  1. Увеличение поперечного сечения и длины опоры. Это позволяет сделать силу трения, удерживающую сваю в подвешенном состоянии более существенной.
  2. Использование «куста» из нескольких свай, забитых рядом друг с другом.
  3. Расширение нижней части опоры в виде пяты, что позволяет распределить давление массы постройки на большую площадь.

Практическое применение перечисленных методик имеет неплохую отдачу, однако, далеко не во всех случаях. Увеличение сечения и длины сваи неизбежно ведёт к удорожанию сметной стоимости постройки. Более габаритную сваю также сложнее транспортировать до места строительства, а работа с ней более трудоёмка.

При работе на слабых грунтах любое увеличение массы конструкции ведёт к ещё большей осадке фундамента. Это касается методики «кустистых» свай, когда опоры заглубляются пачками по 2 – 4 штуки.

Как показали наблюдения, в данном случае технология хорошо работает, если расстояние между отдельными «кустами» не превышает их 3-х диаметров. В противном же случае усадка «кустов» из-за их большей массы аналогична усадке одиночной сваи, а иногда и превышает этот показатель.

В настоящее время ведётся разработка новых, более эффективных способов увеличения прочности висячих фундаментов:

  1. Уплотнение грунта вокруг уже заглублённых опор. Достигается это при помощи бурения в межсвайных промежутках. При этом окружающий новую скважину грунт уплотняется, плотнее прилегая к уже имеющимся опорам. Для достижения большего эффекта рекомендуется производить бурение до глубины, превышающей нижний уровень заглубления фундамента на 1-2 м. В этом случае почва уплотняется и непосредственно под сваей, создавая опору для её острия. Чтобы закрепить достигнутый результат, в пробуренные скважины нагнетается быстротвердеющий цементный раствор.
  2. Целенаправленная инъекция бетонных растворов под каждую из установленных ранее свай. Это позволяет создать вокруг каждой опоры, а также под ней, прочную армирующую подушку из бетона. Среди плюсов инъекторного метода – отсутствие необходимости в проведении сложных земельных работ, и возможность усиления фундамента спустя длительное время после постройки здания. Данный способ вполне возможно применять для усиления и ремонта прочих типов фундаментов – ленточных, столбчатых и плитных.

На видео показаны основные виды свайных фундаментов.

Из-за сложности расчётов и самой технологии метод висячих свай чаще всего применяется профессиональными строителями.

В частной же застройке он мало востребован из-за своей трудоёмкости.

Однако при необходимости данный способ возведения фундамента вполне может быть использован и при строительстве небольших зданий с малой массой: деревянных жилых домов, хозяйственных построек и т.д.

Источник: http://KakFundament.ru/svai/visyachie-svai

Висячие сваи и сваи стойки: расчет и определение несущей способности, устройство

Известно, что возведение любого строения начинается с закладки основания. Чтобы конструкция отличалась стойкостью и долговечностью, применяется свайный базис.

Считается, что сваи целесообразно применять исключительно на слабых почвах. На самом деле существует тип опор, которые устанавливаются в плотный грунт – висячие сваи.

Стоит более внимательно рассмотреть их особенности, плюсы и минусы.

Что представляют собой висячие опоры

Висячие сваи являют собой опоры, принимающие нагрузку благодаря силам трения почвы об их боковые поверхности. То есть, сваи данного типа не опираются на твердые пласты породы – они «зависают» в толще грунта, удерживаясь в нем за счет силы трения и сопротивления.

Чаще всего такие опоры выполняются из железобетона и имеют форму столбов с заостренным концом. При этом их поперечное сечение может иметь любую форму – круглую, квадратную, прямоугольную. Такие сваи бывают:

  • Монолитными (стандартная длина – 7 м);
  • Сборными (их длина наращивается, когда на строительной площадке преобладают рыхлые почвы).

Висячие опоры могут выполняться не только из армированного бетона, но и из металла. Многих хозяев частных участков интересует, можно ли делать висячие сваи из дерева.

Ранее деревянные опоры считались традиционным вариантом, они нередко применялись для устройства базисов.

На сегодняшний день такие сваи используются редко, и исключительно для легких построек, так как их несущая способность уступает современным железобетонным и металлическим элементам.

Что касается методов установки, то помимо классического варианта устройства базиса, элементы могут устанавливаться методом опорного куста – несколько свай, заглубленных в непосредственной близости между собой. Это позволяет приумножить устойчивость основания: грунт между элементами дополнительно уплотняется, повышается сопротивление почвы к стенкам свай, снижается нагрузка, воздействующая на одну опору.

Чем отличаются висячие сваи от опор стоек

Помимо висячих опор существуют сваи стойки. Внешний вид обоих вариантов может быть полностью аналогичен, более того, один и тот же элемент может служить как висячей сваей, так и стойкой. Основное их отличие – размещение в почве.

Как было упомянуто ранее, висячая свая удерживается в земле благодаря сопротивлению почвы ее острому концу, а также благодаря трению поверхностей опоры о грунт. Свая стойка проходит через нестабильные слои почвы и опирается на твердый пласт.

Если сравнивать на практике висячие сваи и сваи стойки, разница обычно заключается в размерах опор. Стойки превосходят висячие элементы по длине, ведь именно этот параметр позволяет им достичь плотного шара породы, который может залегать на значительной глубине.

Опоры висячего типа располагаются в поверхностных слоях земли. Невзирая на то, что их стойкость достигается комплексным методом, характеристики надежности данных элементов уступают качествам стоек. Висячие опоры могут подвергнуться осадке, если на них будет воздействовать существенная нагрузка, в то время как сваи стойки останутся на месте (их опора – несжимаемая почва).

Оба варианта используются при возведении базисных конструкций под малоэтажные и многоэтажные здания.

Многие новички из-за своей неопытности считают, что висячие сваи непосредственно связаны с таким понятием, как висячий ростверк на сваях. Следовательно, они обязательно используются, когда устраивается обвязка данного вида. На самом деле такого правила не существует – висячие элементы применяются при строительстве любых конструкций на участках с плотным слоем поверхностной почвы.

Стойки используются на территориях, на которых преобладают нестабильные грунты (илистые, торфяники, болотистые, подвижные почвы).

Основные расчеты, связанные с висячими сваями

Для того чтобы рассчитать висячую опору, необходимо принять во внимание плотность сырья, из которого она сделана, рабочую длину сваи, а также особенности почвы, преобладающей на строительной площадке.

Длина элемента обуславливается:

  • Нагрузкой. Чем выше проектная нагрузка строения, тем длиннее обязана быть висячая опора;
  • Качественными характеристиками грунта. Если на участке преобладают нестабильные, болотистые или рыхлые грунты, то сваи должны быть особо длинными.

Очень важным этапом при расчетах является определение несущей способности висячих свай (Fd). Данный показатель вычисляется по формуле, указанной в одном из разделов Строительных норм и правил (СНиП). Расчет базируется на реальных данных:

  • Yc – показатель, который определяет условия работы;
  • YcR – показатель, обусловленный видом почвы под заглубляемым концом опоры;
  • R – обозначает расчетное сопротивление почвы под заглубляемым концом элемента;
  • A – являет собой площадь поперечного сечения опоры под заглубляемым концом;
  • U – обозначает периметр свайного элемента;
  • YcRi – показатель, определяющий условия работы грунта по боковой стороне (поверхности) опоры;
  • fi – сопротивление почвы по боковой стороне;
  • li – длина боковой стороны элемента.

Непосредственно расчет несущей способности висячей сваи осуществляется так: Fd = Yc х (YcR х R х A + U х Σ YcRi х fi х li).

Висячие опоры, обладающие наклонными боковыми гранями, рассчитываются по другой формуле. В ней принимается во внимание наклон, а также разные коэффициенты площадей сечения опоры.

Набивной и буронабивной вариант висячих элементов рассчитываются аналогичным методом, но при учете условий выполнения скважины и заливки ствола бетонным раствором.

Подытожив все вышеупомянутое, следует сказать, что висячие опоры являются идеальным решением для устройства свайного базиса на плотных грунтах.

Висячие сваи, как и сваи стойки, продолжают активно применяться при строительстве зданий разной этажности.

Если хозяин участка остановил выбор на висячих опорах, то, в первую очередь, ему необходимо позаботиться о правильном расчете элементов. Грамотные вычисления позволят возвести качественное основание.

Источник: http://stroimtovarishi.ru/svajnyj-fundament/visyachie-svai-i-svai-stojki.html

Висячие сваи и сваи стойки – виды, особенности и расчеты на несущую способность

При устройстве фундаментов на слабых грунтах используются сваи разных видов. Они различаются по материалу изготовления, методу погружения, размерам и форме поперечного сечения. По способу взаимодействия с грунтовыми слоями такие конструкции относятся к одной из двух групп – висячие сваи или стойки.

В первом случае столбы опираются не на твердое основание, а на сжимаемые грунты, передавая нагрузки боковыми поверхностями и наконечником.

Вторая группа свай удерживается мало- или несжимаемыми грунтами, которые принимают на себя усилия от острия или расширенной пяты фундаментных стволов.

При таком взаимодействии, силы сопротивления грунтов на боковых стенках фундаментных опор в расчете их несущей способности не учитываются.

Виды и особенности свай

По способу установки в проектное положение как висячие, так и сваи стойки подразделяются на:

  • забивные;
  • вдавливаемые;
  • набивные;
  • буровые;
  • винтовые.

Они бывают бетонными и железобетонными, металлическими и деревянными, пустотелыми и сплошными. Висячая свая не опирается на несущий грунтовый слой, как фундаментные столбы-стойки, и в этом заключается ее основной недостаток.

В целях повышения надежности «безопорного» фундамента используется несколько способов:

  • увеличение площади сечения или длины свайного столба;
  • добавление количества свай на единицу площади;
  • устройство камуфлетного уширения пяты.

Но данные методики далеко не всегда оправдывают себя. К примеру, увеличение размеров всегда приводит к дополнительным материальным вложениям, повышению трудоемкости работ, а также к необходимости заказа более мощной и дорогостоящей техники.

Использование дополнительных свай в кустах может привести к обратному эффекту, так как утяжеление конструкции потянет за собой бóльшую осадку строения. Кстати, уменьшение шага между точечными опорами приводит к тому же результату.

Но в некоторых ситуациях вариант увеличения кустистости спасает ситуацию и оказывается более подходящим, нежели установка сваи стойки.

Уширенная пята выгодна тем, что появляется возможность дополнительной опоры висячего ствола на грунт. Однако для забивной сваи, в этом случае, появляются свои неудобства. Технология не позволяет выполнить ее погружение.

Длина висячих свай определяется в зависимости от расчетной нагрузки строения и «слабости» залегающих на участке грунтов. Чем больше первая составляющая и меньше вторая, тем глубже устанавливаются свайные опоры. В некоторых случаях их делают составными.

Сваи стойки опираются на прочный слой грунта, передавая ему нагрузки от наземной части сооружения. Нередко они утапливаются на некоторое расстояние вглубь, что увеличивает надежность фундамента и предотвращает какие-либо осадки. Длина стволов может составлять 20м и более.

Читайте также:  Расчет опалубки: как не ошибиться с количеством материалов

Расчет висячей забивной сваи

Несущая способность (Fd, кН) висячих, а также свай оболочек, определяется по формуле, указанной в соответствующем разделе СНиП 2.02.03-85. Расчет основывается на нескольких реальных показателях. В их число входят:

  • u -периметр сечения забивной опоры в метрах;
  • A -площадь свайного столба, оболочки или наибольшего сечения камуфлетного уширения в кв.метрах;
  • Hi-толщина каждого из грунтовых слоев, расположенных в непосредственной близости от боковых поверхностей забивной свайной опоры, в метрах.

Расчет включает в себя и табличные значения:

  • R- расчетное значение сопротивления грунтового слоя, расположенного под нижней частью сваи, в кПа (табл.1);
  • Fi – расчетные значения сопротивления каждого из слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью фундаментной опоры, в кПа (табл.2);
  • Yc = 1 – коэффициент, определяющий условия работы конструкции;
  • Ycr – то же, под наконечником сваи (табл.3);
  • Ycf – то же, на боковой поверхности, с учетом способа заглубления опоры (табл.3).

Сам расчет на сжимающую нагрузку ведется по формуле:

Fd= Yс * (Ycr * R * A + u * Σ Ycf * Fi * Hi).

Еще один расчет несущей способности забивной сваи и оболочки, не предусматривающей выемки грунта, выполняется на выдергивающую нагрузку.

Обозначения здесь те же, что и в предыдущей формуле, однако коэффициент условий работы (Yc) имеет другие показатели. При заглублении опоры до 4 метров он равняется 0,6, а более 4 метров – 0,8.

Следует отметить, что эти значения не касаются фундамента под опоры ЛЭП. Формула для расчета выглядит следующим образом:

Fdu = Yс * u * Σ Ycf * Fi * Hi

Набивные и буровые виды висячих свай рассчитываются по тем же формулам, но с учетом условий устройства скважины и бетонирования ствола, которые влияют на коэффициент γcf. Он определяется по табл.5 того же СНиП. В нормативе описываются и некоторые другие особенности расчета.

Их несущая способность определяется по упрощенной формуле:

Fd = Yс * R * A.

Буквенные обозначения здесь соответствуют ранее описанным. Разница состоит лишь в том, что значение R, определяющее сопротивление грунта под нижней частью сваи стойки, принимается не по таблицам, а рассчитывается по формулам.

Источник: http://semidelov.ru/mar/visyachie-svai-i-stojki-vidy-osobennosti-i-raschety-na-nesuschuu-/

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Висячие сваи ( сваи трения) погружаются до сжимаемых грунтов и передают нагрузку на грунт за счет их сопротивления по боковой поверхности Rf и под нижним концом Rs, но в целом, как будет показано далее, вся нагрузка передается на грунты, залегающие ниже сваи, и осадка фундамента зависит от свойств этих грунтов.  [1]

Висячие сваи применяют, когда прочные пласты грунта лежат на большой глубине, для достижения которой требуются очень длинные сваи, погружение которых значительно сложнее и дороже. Деревянные сваи допускают, если есть полная уверенность в том, что они на все время эксплуатации сооружения будут находиться ниже уровня грунтовых вод, иначе сваи быстро сгниют.  [2]

Висячие сваи в фундаментах, подвергающихся внецентренным нагрузкам, при расстоянии между их осями меньше 6 d размещаются равномерно по всей площади ростверка ( с равными расстояниями между осями в каждом ряду и между ними) или при больших эксцентрицитетах равномерно в каждом ряду, но с разным шагом рядов в направлении эксцентрицитета.  [3]

Поэтомувисячие сваи во избежание больших осадок следует погружать до сравнительно мало сжимаемых грунтов, например до грунтов, которые можно использовать для естественных оснований.  [4]

Несущая способностьвертикально нагруженной висячей сваи по первому предельному состоянию определяется как сумма сопротивлений грунта трению по боковой поверхности ствола сваи и сопротивления грунта под ее нижним концом.  [5]

Свайный фундамент свисячими сваями условно принимают за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом окружающего грунта.

В расчетной схеме принимается, что нагрузка на грунт передается по подошве и по боковой поверхности массива и воспринимается грунтами, находящимися ниже плоскости острия свай. Грунты, залегающие ниже свай, принимаются за основание условного фундамента, от них зависят прочность и осадка этого фундамента.

Давление по подошве условного фундамента принимают равномерно распределенным, а площадь определяют в предположении передачи сил трения под углом к боковой поверхности крайних свай.  [6]

Нагрузка, действующая нависячую сваю или столб, передается грунту через боковую поверхность и подошву.  [8]

Известно, что несущая способностьобычной висячей сваи определяется лобовым сопротивлением грунта под ее острием и трением по боковой поверхности. Работа свай с уширенным концом в вэде стрелы ( с заостренным либо затупленным концом) несколько иная.  [9]

Фундаменты под здание приняты назабивных висячих сваях с устрой -: твом монолитных железобетонных ростверков.  [10]

В тех же случаях, когдависячие сваи опираются на малосжимаемые нескальные грунты, при выборе положения центра подошвы ростверка во внимание следует принимать первое требование – экономичности.

В этих случаях может оказаться целесообразным центр ростверка разместить между двумя крайними положениями – между положением, обеспечивающим минимум числа свай, и положением, обеспечивающим равномерную осадку.

Возможность такого размещения, а также размещения висячих свай исходя только из первого требования нужно обосновать расчетами значения крена фундамента.  [11]

Если же прочный грунт находится на значительной глубине, применяютвисячие сваи ( рис. 41, б), которые, оказывают сопротивление давлению от здания главным образом благодаря возникновению сил трения между боковой поверхностью свай и окружающим ее грунтом.  [12]

При проектировании свайных фундаментов следует различать фундаменты со сваями-стойками и фундаменты свисячими сваями.  [13]

В тех случаях, когда породы залегают на большой глубине и приходится применятьвисячие сваи, необходимо стремиться к тому, чтобы пройти сваями всю толщу слабых грунтов и завести нижние концы свай в подстилающий эту толщу слой прочного грунта.

Глубина погружения свай в этот последний слой определяется с одной стороны требованиями расчета ( необходимостью получения соответствующего расчетного сопротивления свай), с другой ( для забивных свай) – возможностью забивки исходя из последнего требования.  [14]

В зависимости от характера напластования грунтов для возведения фундаментов под машины могут применяться каквисячие сваи, так и сваи-стойки. Выбор типа фундамента в каждом случае производится на основании технико-экономического сравнения вариантов.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: http://www.ngpedia.ru/id410657p1.html

Выбираем лучшие сваи для разного типа строений – от сарая до просторного дома

При возведении объектов частного строительства в качестве фундамента чаще всего используется лента.

Если строение легкое (к примеру, сарай или беседка), то можно возвести поверхностный ленточный фундамент практически без заглубления его в грунт. Если это летний каркасно-щитовой домик, то можно соорудить мелкозаглубленный ленточный фундамент.

Если же дом капитальный (кирпичный, бревенчатый, брусчатый, блочный), то придется возводить заглубленный ленточный фундамент по всем правилам.

Но все это возможно только при том условии, что строящееся здание располагается на плотных надежных грунтах. А что делать, если на выделенном под строительство участке грунты слабые (неплотные), заболоченные, если здесь располагается плывун, высок уровень грунтовых вод или грунт сейсмически активен? Этот способ устройства основания дома также используется на участках с большим уклоном.

Во всех этих ситуациях наиболее разумным вариантом является возведение дома или постройки на свайном фундаменте.

Сваи – их виды и особенности

Что представляет собой отдельная свая? Это стержень, который заглубляют в грунт в основании здания или другого сооружения с целью придания прочности фундаменту.

Все сваи можно классифицировать по нескольким признакам:

  • По материалу: деревянные, железобетонные, бетонные, металлические.
  • По типу изготовления: заводские и изготавливаемые на строительной площадке.
  • По способу взаимодействия с грунтом: сваи-стойки, сваи висячего типа.

Деревянные сваи используются крайне редко, поскольку при взаимодействии с грунтом быстро приходят в негодность и теряют несущую способность.

Их, конечно, можно использовать для самых легких и неответственных построек, но тогда древесина должна быть подвергнута специальной обработке – пропитке антисептиками или обмазке жидким битумом (а лучше – то и другое).

Такие сваи иногда используют в условиях вечной мерзлоты ввиду того, что большую часть времени грунт находится в промерзшем состоянии и биологическая активность микроорганизмов в нем либо отсутствует вовсе, либо снижена. В остальных случаях лучше использовать бетонные или металлические сваи.

Говоря о способе изготовления свай, нужно отметить, что изготовление свай в условиях строительной площадки относится в основном к бетонным и железобетонным элементам. Изготовить стальную сваю на месте можно, но обычно это означает значительное снижение ее несущей способности по сравнению с аналогичным изделием заводского производства.

Чем отличаются сваи-стойки от висячих свай

Сваи-стойки выполняют свою функцию благодаря опиранию на несжимаемые или малосжимаемые слои грунта, которые принимают нагрузку от острия или пяты сваи.

Стойки чаще всего используются на площадках с неплотным поверхностным слоем грунта – илистая или болотистая почва, торфяники, подвижные и насыпные грунты. Определение глубины свай –стоек производится по результатам геодезических изысканий (производится бурение пробных скважин и проводятся замеры толщины неустойчивого грунта).

Висячие сваи не имеют под собой достаточно надежной опоры и передают нагрузку от здания в основном за счет трения боковой поверхности о грунт и частично за счет сопротивления сжимаемого грунта острию сваи (около 70% внешнего давления передается боковыми поверхностями сваи, а оставшиеся 30% – через опорную часть). Опоры висячего типа применяют на участках с поверхностным слоем, обладающим достаточно высокой плотностью.

Сваи-стойки обычно имеют большую длину – они проходят слой грунта низкой плотности и упираются в несжимаемый или высокоплотный грунт. Висячие сваи редко имеют длину более 2 м.

Типы свайных фундаментов

Все фундаменты с использованием свай делятся на 2 вида: безростверковые и ростверковые. Для начала нужно определить само понятие ростверка. Ростверк представляет собой верхнюю часть свайного фундамента, объединяющую все сваи в единую несущую конструкцию.

Он крепится к их оголовкам и относительно равномерно распределяет нагрузку от здания на все основание. Наличие ростверка повышает устойчивость здания, но при этом увеличивает стоимость строительных работ. Ростверк может быть деревянным, стальным или железобетонным. По способу изготовления конструкции делятся на сборные, монолитные и сборно-монолитные.

Конструкции здания крепятся не к ростверку, а непосредственно к оголовкам свай, снабженным крепежными элементами.

В данной ситуации каждая свая работает отдельно, поэтому нагрузки распределяются неравномерно, что чревато превышением несущей способности отдельных свай.

Фундаменты данного типа обладают меньшей несущей способностью и меньшей устойчивостью при строительстве на участках с нестабильным грунтом.

Они не годятся в качестве опоры для тяжелых капитальных зданий, но вполне применимы для возведения каркасных домов, времянок, сараев, бытовок, заборов.

По способу установки в проектное положение все сваи делятся на следующие виды:

  • винтовые – стальные трубы, снабженные спиральной лопастью;
  • забивные и вдавливаемые – железобетонные, деревянные, стальные;
  • набивные – пустотелые конструкции, погружаемые в грунт и после этого заполняемые наполнителем;
  • буровые – выполняются путем предварительной подготовки скважин, позднее заполняемых бетоном.

Расположение свай также может различаться в зависимости от вида строения:

  • одиночное – в случае легких каркасных строений;
  • ленточное (много- или однорядное) – при возведении протяженных конструкций;
  • сплошное – под тяжелые многоэтажные здания, имеющие в плане небольшую площадь;
  • кустовое – в случае возведения фундамента под несущие столбы или колонны.

Как выбрать сваи для строений различного типа

Итак, исходя из вышеизложенной информации о свайных фундаментах, можно уже определиться с типом свай, используемых в частном строительстве для разных строений.

Читайте также:  Как самостоятельно рассчитать расход материалов на фундамент

Хотя реклама упорно советует использовать везде и всюду винтовые сваи, сначала нужно решить вопрос о том, а есть ли вообще необходимость использования свайного фундамента в Вашем конкретном случае. В частности, если на отведенном участке грунт нормальный и дома всех соседей отлично стоят на традиционных ленточных фундаментах, то о сваях не стоит и думать.

Во втором варианте Вы должны отдавать себе отчет, что не удастся построить дом с подвалом и даже погребом. Какие сваи выбрать?

Здесь нужно исходить из назначения и конструкции сооружения:

  • если это легкая хозяйственная постройка или беседка, то мощные сваи не понадобятся;
  • если это каркасный летний дом, то можно использовать винтовые сваи;
  • если дом капитальный и тяжелый – то нужно выбирать тот вариант, который будет удовлетворять требованиям целесообразности – то есть обеспечивать необходимую надежность фундамента при разумных затратах на его возведение.

Таким образом, однозначного рецепта здесь нет. Каждый случай должен быть рассматриваться отдельно.

Среди общих рекомендаций можно отметить следующее:

  • Не стоит тратить деньги на винтовые сваи (довольно дорогие) ради постройки сарая или беседки. Здесь вполне подойдет вариант самостоятельного изготовления бетонных или железобетонных свай путем заливки бетоном пробуренных шурфов или заливки обсадных асбоцементных труб, предварительно помещенных в эти шурфы. Вы получите достаточно надежный и недорогой фундамент. Кстати, устройство ростверка здесь не является большой необходимостью.
  • Если строится дачный домик, то хороши два варианта – винтовые сваи и самодельные железобетонные. Ростверк лучше сделать, хотя бы из бруса – он снизит вероятность заметных подвижек дома вследствие воздействия на него сил морозного пучения.
  • В случае постройки жилого дома понадобятся довольно мощные винтовые или бетонные сваи. В данном случае элементы из бетона можно приобрести, но тогда придется использовать технику, необходимую для их погружения. Хотя и большое количество винтовых свай установить вручную тоже сложно. Поэтому нужно исходить из полной сметной стоимости устройства фундамента – затрат на сами сваи, стоимости их монтажа и использования необходимой для этого техники.

В случае строительства большого капитального дома не стоит фантазировать и заниматься сравнениями – закажите исследование участка и получите рекомендации специалистов по выбору оптимального варианта фундамента.

На участках со слабыми грунтами любой просчет может привести к серьезным проблемам во время эксплуатации дома.

Источник: http://diskmag.ru/stroitelnye-raboty/vybiraem-svai.html

Виды свай

Итак

По виду взаимодействия с грунтом

Сваи делятся на 2 основных вида: висячие сваи и сваи-стойки. Принципиальная разница между этими видами свай следует из определения и может быть проиллюстрирована следующей картинкой:

Рисунок 483.1. 1 – сваи-стойки, 2 – висячие сваи

Висячие сваи

Сюда относятся все виды свай, которые опираются на сжимаемые грунты и при этом передают нагрузку на грунты основания боковой поверхностью (за счет сил трения, на рисунке 483.

1 обозначены как т – касательные напряжения, возникающие в грунтах) и нижним концом (сжатие по площади на нижнем конце сваи, на рисунке 483.

1 обозначены как σ – нормальные напряжения, возникающие в грунтах).

К сжимаемым грунтам относятся глины от текучей до полутвердой консистенции, суглинки, супеси и пески.

Примечание: При расчете висячих свай следует учитывать влияние отрицательных сил трения (если таковые имеются), уменьшающих несущую способность свай. Отрицательными (негативными) силами трения называются силы, которые возникают на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта. Отрицательные силы трения направлены вертикально вниз.

В свою очередь в пучинистых грунтах в зимнее время в результате пучения из-за промерзания грунта на боковой поверхности висячих свай могут возникать положительные силы трения, т.е. направленные вверх. Эти силы как бы пытаются выдавить сваи на поверхность.

С одной стороны это приводит к повышению несущей способности висячих свай в зимнее время. А с другой стороны в материале свай кроме сжимающих могут возникнуть и растягивающие нормальные напряжения. Соответственно материал таких свай следует проверять расчетом на действие подобных растягивающих напряжений.

Для восприятия этих растягивающих напряжений в ж/б сваях используется соответствующая арматура.

Сваи-стойки

Сюда относятся все виды свай, которые опираются на скальные грунты, а кроме того забивные сваи, опирающиеся на малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относят крупнообломочные грунты с плотным или средней плотности песчаным заполнителем, а также твердые глины, имеющие модуль деформации Е > 50 МПа (500 кг·с/см2) в водонасыщенном состоянии.

Модуль деформации грунта Е отличается от модуля упругости Е, тем, что при определении его значения учитываются не только упругие, но и пластические (остаточные) деформации.

Примечание: При расчете несущей способности по грунту основания свай-стоек силы сопротивления грунтов (силы трения на боковой поверхности) не учитываются, так как опирание на скальные (практически несжимаемые) грунты минимизирует вероятность осадки свай-стоек, а значит и силам трения на боковой поверхности, появляющимся при проседании висячих свай, взяться неоткуда. Исключение составляют все те же отрицательные сил трения. Они, если есть, при расчетах учитываются, так как снижают несущую способность свай.

По материалу

Различают металлические (как правило стальные), деревянные, бетонные, бутобетонные и железобетонные сваи. Железобетонные сваи в свою очередь могут быть как готовыми элементами, так и изготавливаться непосредственно в скважине.

По форме

В зависимости от геометрии продольного, поперечного сечения и нижнего конца сваи принято различать

По форме поперечного сечения

Сплошные сваи прямоугольного (1), квадратного (2), круглого (3), таврового (4) и двутаврового (5) сечений, а также полые круглого (6) сечения (трубы, оболочки) и квадратные с круглой полостью (7).

Рисунок 484.2. Геометрия поперечных сечений свай.

Сваи-оболочки от свай-труб отличаются относительно большим наружным диаметром и относительно малой толщиной стенок сваи по сравнению с наружным диаметром. Соответственно устраиваются сваи-оболочки в грунтах с очень низкой несущей способностью, а такая форма свай позволяет экономить значительное количество материала.

По форме продольного сечения

Сваи постоянного по длине сечения: цилиндрические (1), призматические (2) и сваи с наклонными боковыми гранями: ромбовидные (3), пирамидальные (4), трапецеидальные (5).

Рисунок 484.3. Геометрия продольных сечений свай

По конструкции нижнего конца

Сваи с плоским нижним концом (рис. 483.1.1), с заостренным нижним концом (рис.483.3.2), полые с открытым (1) или закрытым (2) нижним концом, булавовидные с плоским или объемным уширением (3), с камуфлетной пятой (4), винтовые (5).

Рисунок 484.4. Конструкции нижнего конца свай.

Примечание: в нормативных документах классификация по форме дается только для забивных свай (само собой винтовые сваи к ним не относятся). Однако такой подход мне кажется не совсем верным, поэтому я выделил геометрию свай в отдельную категорию.

По методу заглубления в грунт

Принято различать

Погружаемые в грунт без выемки грунта

Сюда относятся:

Забивные

Сваи всех видов для заглубления в грунт которых используются молоты, вибропогружатели, вибровдавливающие или вдавливающие устройства.

Другими словами забивные сваи погружаются в грунт под воздействием ударной, вибрационной или динамической нагрузки, соответственно материал забивных свай должен рассчитываться на воздействие таких нагрузок.

Кроме того забивные железобетонные сваи диаметром ≤ 80 см и сваи-оболочки диаметром ≥ 100 см дополнительно подразделяются

По способу армирования

На сваи с ненапрягаемой и предварительно напряженной продольной арматурой вне зависимости от наличия поперечного армирования.

По конструктивным особенностям

На сваи цельные и составные (из нескольких секций).

Примечание: К забивным сваям также относят железобетонные сваи-оболочки, погружаемые в грунт вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью.

Классификация забивных свай по геометрическим признакам приводилась выше в отдельной категории.

Набивные

Сюда относят бетонные и железобетонные сваи, устраиваемые путем укладки в скважины бетонной смеси. Для образования скважин грунт принудительно отжимают (вытесняют).

В свою очередь набивные сваи

по способу устройства

подразделяют на

Набивные, устраиваемые с использованием инвентарных труб

Нижний конец труб у таких свай при погружении в грунт закрыт бетонной пробкой или оставляемым в грунте башмаком. По мере заполнения скважин бетонной смесью трубы извлекаются.

Набивные, виброштампованные

Такие сваи делаются путем заполнения жесткой бетонной смесью пробитых скважин. Бетонную смесь уплотняют виброштампом в виде трубы с нижним заостренным концом. Ну трубу крепится вибропогружатель.

Набивные в выштампованном ложе

В грунте производится выштамповка скважин конусной или пирамидальной формы, после чего скважины заполняются бетонной смесью.

Винтовые

Сваи со стальным или железобетонным корпусом (стволом) с лопастью (или лопастями) на конце (рис. 484.4.5), погружаемые в грунт завинчиванием, иногда в сочетании с вдавливанием.

Винтовые сваи относятся к висячим.

Одно из главных достоинств винтовых свай – это значительное уширение площади сечения на конце свай, образуемое лопастью или лопастями, которое не только увеличивает несущую способность свай при относительно малом диаметре, но также препятствует выдергиванию свай.

Потому винтовые сваи раньше использовались в основном для устройства фундаментов, которым передаются значительные выдергивающие силы. В настоящее время винтовые стальные сваи очень часто используются при возведении небольших частных домов.

При расчете винтовых свай следует учитывать крутящий момент, возникающий при завинчивании.

Устраиваемые с выемкой грунта

Сюда относятся

Буровые

Железобетонные сваи, устраиваемые в грунте путем установки готовых железобетонных элементов в пробуренные скважины или заполнением скважин бетонной смесью. В малоэтажном частном строительстве – это самый распространенный вид свай.

В свою очередь буровые сваи

по способу устройства

подразделяют на

Буронабивные сплошного сечения

Для устройства таких свай бурятся скважины. Стенки скважин не крепятся, если скважины пробурены в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод.

При бурении скважин ниже уровня грунтовых вод в любых грунтах стенки скважин закрепляются глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами, извлекаемыми после устройства скважин.

Затем скважины заполняются бетонной смесью. На конце свай может быть уширение.

Буронабивные полые

Сваи круглого сечения, устраиваемые с использованием многосекционного вибросердечника.

Буронабивные с уплотненным забоем

Перед заливкой бетонной смеси в забой скважины втрамбовывается щебень для повышения несущей способности грунта.

Буронабивные с камуфлетной пятой

После бурения на дне скважины производится взрыв, приводящий к образованию камуфлетной пяты. В результате увеличивается площадь основания будущей сваи, а также уплотняется грунт в области взрыва. Все это приводит к значительному повышению несущей способности грунта. Затем скважины заполняются бетонной смесью.

Буроопускные с камуфлетной пятой

Отличие буроопускных свай с камуфлетной пятой от буронабивных в том, что после взрыва в скважину опускаются готовые железобетонные сваи, а не бетонная смесь.

Буроинъекционные

Сваи малого диаметра (15-25 см) устаиваются нагнетанием (инъекцией) в пробуренные скважины мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора.

В последнее время буроинъекционные сваи получили большое распространение в малоэтажном частном строительстве. Их еще называют микросваями.

Буроопускные сваи-столбы диаметром или со сторонами ≥ 80 см

После бурения в скважины укладывается омоноличивающий цементно-песчаный раствор. Затем в скважину опускаются призматические или цилиндрические элементы сплошного сечения

Вибропогружные

Железобетонные сваи-оболочки, погружаемые в грунт с выемкой грунта и полностью или частично заполняемые бетонной смесью.

При устройстве свай без выемки грунта или с частичной выемкой физические свойства основания в результате уплотнения могут значительно изменяться. При устройстве свай с выемкой грунта физические свойства основания как правило изменяются не значительно и это тоже необходимо учитывать при расчете свай и оснований под сваями.

Источник: http://DoctorLom.com/item483.html

Ссылка на основную публикацию