Буріння буронабивних паль стало популярним завдяки швидкості та зручності їх застосування.
Буронабивні залізобетонні труби відрізняються параметрами: від 0.5 до 1.5 м – у діаметрі та до 40 м – у довжину. Вони ефективні при великих навантаженнях.
Технологія облаштування пальового фундаменту
Перед тим, як розглянути приклад обчислення буронабивних опор необхідно познайомитися з технологією облаштування пальової основи. Спочатку необхідно виконати буріння свердловини, а потім заповнити її бетонним розчином.
Якщо будівництво ведеться на щільних ґрунтахТоді можна обійтися без облаштування опалубки. У всіх випадках опалубка обов'язкова. Вона може бути зроблена з руберойду або труби з азбестоцементу.
Так як опора піддається навантаженню на розрив з боку ґрунту, її порожнина має армуватися. З цією метою застосовують прутки сталевої арматури. Їх необхідно встановити вертикально, а потім з'єднати по горизонталі вужчими стрижнями.
Для встановлення вертикальних стрижнів використовуються прутки 10-12 мм. Щоб зробити залізобетонні труби твердими, застосовується горизонтальне кріплення гладкою арматурою 6-8 мм. Крок між ними має становити близько 1 метра.
Якщо планується облаштування ростверку, необхідно залишити припуск лозин, щоб вони стирчали з опор. Виступаючі елементи потім виступлять як зв'язки паль з опорами.
При будівництві будинку монтаж буронабивних паль відбувається рядами під усіма стінами, що несуть, обов'язково під кутами споруди, в місцях припинення стін і між ними. Щоб виконати розрахунок буронабивного фундаменту, визначити кількість та діаметр опор, а також відстань між ними, необхідно врахувати вагу будинку.
Чим будинок масивніший, тим більше паль буде потрібно з меншим кроком.
Існують правила мінімальних показників схеми монтажу опор. Наприклад, вони не повинні встановлюватися частіше, ніж через три значення власного діаметра. Занадто густе розташування опор знижує показники несучої здатності.
Наприклад, при діаметрі опорних елементів 40 см, найменший крок між опорами повинен дорівнювати 120 см.
З чого розпочати розрахунок?
Вирішивши використовувати при будівництві власного будинку буронабивну технологію, необхідно виконати такі аналітичні маніпуляції:
- оцінити структуру ґрунту;
- розрахувати навантаження майбутньої споруди;
- обчислити площу підошви основи;
- розрахувати розмір буронабивних паль та їх кількість;
- розрахувати відстань між буронабивними палями під буріння труби.
Що стосується ґрунту, то, як вказує таблиця, найкращими показниками несучої здатності відрізняється скельний та напівскельний ґрунт. Інші типи ґрунту (глинистий, піщаний, супісок, суглинок і т.д.) характеризуються високим ступенем пучення, тобто здатністю виштовхувати фундамент під час промерзання ґрунту.
Для розрахунку навантаження, яке даватиме майбутня споруда на грунт і фундамент, необхідно підсумувати кількість будматеріалів, які будуть використані у будівництві будівлі. З цією метою застосовується таблиця їхньої середньої питомої ваги.
Для початку обчислюється квадратура кожного будівельного елемента. Потім потрібно подивитися вагу кожного будматеріалу та помножити на квадратуру.
Наприклад, дах із листової сталі важить 20-30 кг/м 2 . При квадратурі покрівлі 100 м 2 вийде, що її загальна вага становить 2000-3000 кг.
Щоб виконати розрахунок буронабивних паль, їх кількості та параметрів необхідно врахувати площу їхньої підошви. Візьмемо наступний приклад: діаметр труби дорівнює 300 мм, її підошва з розширенням має розмір 500 мм.
Площа палі S = pi x D2/4= 3,14×50×50/4=1960 см 2 . Якщо тиск на фундамент F дорівнює 100000 кг, R = 4, тоді згідно з формулою R=F/(S×n), де n – кількість опор, вийде загальна кількість паль 13 шт.
Для кожного типу ґрунту значення несучої здатності пальової труби буде різним. Для швидкого та точного обчислення параметрів застосовується спеціальна таблиця. У ній зазначено співвідношення розрахункового опору ґрунту, діаметр палі та зразкові показники її несучої здатності.
Наприклад, параметри для опори діаметром 400 мм на гравілистих ґрунтах щільністю 4.5 кг/см 2 становить 5600 кг.
Розрахунок несучої здатності палі
Розрахунок несучої здатності, яку демонструють забивні палі, базується не тільки на її діаметрі та площі підошви, але також і марці бетону. Візьмемо такий приклад: переріз буронабивної труби дорівнює 20х20 см, а площа поперечного перерізу - 400 см 2 . При використанні бетону марки М100 така опора зможе витримати 100 кг/см 2 . Це означає, що допустима вага одну опору становить 40 т.
У такому разі, забивні палі демонструють показники несучої здатностінабагато більше, ніж несуча здатність ґрунту. З цієї причини, розраховуючи кількість опор та несучої здатності фундаменту, варто враховувати щільність ґрунту. У середньому вона становить 6 кг/см 2 за умови закладання паль на глибину нижче рівня замерзання грунту (від 2 м) і за умови сухого стану грунту.
Діаметр палі впливає на опорну площу основи та показники її несучої здатності.
Для розрахунку буронабивних паль з урахуванням згаданих критеріїв, використовується таблиця, в якій показано співвідношення щільності бетону, діаметра опори, її площі, здатності, що несе. Наприклад таблиця вказує, що при діаметрі палі 15 см, площі опори 177 см 2 і об'ємі бетону 0.0354 м 2 несуча здатність опори дорівнюватиме 1062 кг.
Технологічна карта методики CFA
Технологічна модель застосування буронабивних паль, як альтернативу традиційному бурінню, пропонує технологію «CFA», яка не потребує обсадних труб. Буріння способом «CFA» виправдане на територіях із щільною забудовою, де звичайне буріння може призвести до конструктивних змін у фундаментах сусідніх будівель.
Метод CFA носить другу назву - метод порожнього шнека. Технологічна карта методу CFA передбачає буріння без вилучення ґрунту.
Буріння ґрунту за «CFA» відбувається поступово. Після досягнення проектних показників технологічна карта вказує, що свердловина заливається через повний шнек із застосуванням бетононасосу. Одночасно з цим здійснюється процес вилучення шнека з виїмки.
Технологічна карта передбачає, що після заливання монтуються армокаркаси для надання конструкції жорсткості.
Використання методу «CFA» при будівництві будівель виключає вібрацію ґрунту, а подачу бетону наносом під високим тискомробить забивні палі міцнішими за рахунок посилення стінок конструкції. Особливі вимоги виставляються до армованого каркасу за методом CFA. Серед них:
- монтаж каркаса повинен проводитися так, як вказує технологічна картка та проектна документація;
- зовнішній діаметр конструкції повинен бути меншим за шнек;
- по всій довжині каркасу потрібний монтаж пластикових центраторів;
- Як свідчить технологічна модель, нижня частина каркаса повинна мати форму конуса. Для цього потрібно монтаж останнього кільця діаметром меншим за попередні.
Буріння методом CFA має кілька переваг, серед яких можливість проведення робіт, не використовуючи обсадні труби. Це значно зменшує витрати на будівництво.
Облаштування пальового фундаменту (відео)
Приклад розрахунку буронабивних паль
Перед тим як виконати буріння свердловин під палі, необхідно виконати їх розрахунок. Як це зробити, показано у прикладі.
Вихідні розміри:
- діаметр опори (d) – 5 м;
- довжина – 0 м;
- навантаження на одну опору – х м помножити на 5.5 тонни (тиск на 1 метр довжини фундаменту);
Несуча здатність опори обчислюється за такою формулою:
P = 0.7 x RH x F + u x 0.8 x fin x li, де
- Р - несуча здатність опори;
- Rн – нормативний опір ґрунту;
- F – площа підошви палі;
- u – периметр палі;
- 8 – коефіцієнт умов роботи;
- 7 – коефіцієнт однорідності ґрунту;
- Fін – опір ґрунту із зовнішньої сторони опори;
- li – товщина шару ґрунту, що стикається з опорою.
Несуча здатність вологого ґрунту, як показує відповідна таблиця, дорівнює 70 т/м 2 (Rн). Площа перерізу опори (S) = 3.14 D 2/4 = 3,14 х 0,25/4 = 0,785/4 = 0,196 м2. Периметр опори (u) = 3,14 D = 3,14 х 0,5 = 1,57 м.
Коефіцієнт умов роботи, як свідчить відповідна таблиця, 0.8.
Несуча здатність опори дорівнює Р = 0,7 х 1 = 15,4 т.
Мінімальна відстань між опорами становить 15,4 тонни/5,5 тонн/м =2,8 метра.
Будь-яка людина, яка хоч раз приклала свої сили до будівництва будинку, знає, що основою довговічності та надійності будівлі є її фундамент. Однак створення надійного фундаменту не таке легке завдання, як здається спочатку.
Фундамент з буронабивних паль дешевше стрічкового, і при цьому надійніший за рахунок розташування його нижче за глибину промерзання грунту.
Закладання будь-якої основи будинку, залежно від типу фундаменту, вимагає ретельного розрахунку.
До подібних розрахунків відноситься, наприклад, або здатність буронабивної палі, що несе.
Якщо підстилаючі ґрунти не доставляють особливих проблем, то практично будь-який будинок може обійтися звичайним фундаментом. Інша справа, якщо ґрунти під місцем будівництва проблемні: торфовища, болотисті або сильнопучинисті. Будувати будинки на таких рухомих ґрунтах необхідно з обережністю, дотримуючись технології. На думку досвідчених будівельників, оптимальною на проблемних ґрунтах є використання буронабивних паль, які поєднуються по верху стрічковим монолітним фундаментом або ростверком.
У чому перевага буронабивних паль?
Палевий фундаменткоштує набагато дешевше, ніж стрічковий (до 20-50%) або плитний (до 2-4 разів). При цьому буронабивні палі спираються на стійку материнську породу, розташовану нижче за глибину промерзання, що виключає їх рух у вертикальній площині при пученні грунтів. Виняток становлять такі грунти, материнські породи яких розташовані глибше 8-10 м. На них як фундамент доцільніше використовувати монолітну плиту, яка «плаватиме» разом із підстилаючими ґрунтами.
Гвинтові стовпи, що набирають останнім часом популярність, також спираються своєю основою на материнську породу, проте вони часто схильні до корозії, оскільки цинковий або лакофарбовий шар на їх поверхні стирається при вкручуванні в землю. Для порівняння, термін служби гвинтового фундаментуспеціалістами оцінюється в 40-50 років, тоді як здатний служити набагато більший термін. Палево-гвинтовий фундаментможе бути настільки ж довговічним, якщо металеві труби заповнити зсередини бетоном, проте це різко підвищує його вартість та доцільність.
Повернутись до змісту
Технологія використання буронабивних паль
Головною особливістю використання буронабивних паль є їхня заливка безпосередньо на місці будівництва. Єдиною складністю є буріння свердловин для заливки, оскільки це важка ручна праця (важка техніка для буріння свердловин не завжди може проїхати до ділянки будівництва при проблемних ґрунтах). Однак технології не стоять на місці та будівельний ринокпропонує безліч рішень для буріння свердловин: від бензинових до непромислових електричних бурів і бурильних установок. Особливу надійність мають опори з розширеною нижньою частиною, проте вони складніші у виготовленні.
Закладка фундаменту такого типу є процес буріння свердловини необхідної глибини, в яку поміщають каркас з арматури. Армування додасть своя міцність на вигин або злам у горизонтальній площині. Після розташування арматури свердловина заливається бетоном нарівні з рівнем грунту або при необхідності вище за нього, але зі спорудженням відповідної опалубки. Опалубку роблять з підручних матеріалів (руберойду, азбестової трубиабо дощок) на необхідну за проектом висоту.
Оголовок має бути доступний для з'єднання з ростверком. Найчастіше над поверхнею залишають закінчення армокаркасу, який зв'яже готові опори з ростверком.
Повернутись до змісту
Розрахунок основних характеристик буронабивних паль
Повернутись до змісту
Несуча здатність – головна характеристика буронабивної палі
При створенні пальового фундаменту не можна не враховувати такий параметр, як здатність кожної опори, що несе, так як від цього залежить як витрата матеріалів для їх створення, так і кількість самих стовпів для надійної опори будівлі.
Несуча здатність залежить від розмірів стовпа. Наприклад, буронабивна паля діаметром 300 мм здатна витримати навантаження 1,7 т, тоді як паля з діаметром 500 мм витримує вже 5 т. При незначній різниці в розмірах навантаження відрізняється в рази.
Виходячи з цього, правильний розрахунок опор забезпечує надійний фундамент будинку. Крім того, від прямо залежить їх кількість та кількість необхідного матеріалудля їхнього виготовлення. Тому розрахунок кількості буронабивних паль та оптимальної відстані між ними (ще один важливий параметрпальового фундаменту) є компонентом загального для будівництва будинку.
Повернутись до змісту
Матеріал виготовлення
Як уже сказано раніше, показник несучої здатності буронабивної палі залежить від її розмірів. Проте це єдиний критерій, застосовуваний до розрахунку несучої здатності пальового фундаменту. Не менш важливо враховувати матеріал, з якого він виготовлений. Марка бетону, що застосовується для заливки конструкції, безпосередньо впливає на міцність фундаменту та навантаження, що витримуються.
Наприклад, паля, залита бетоном М 100, теоретично здатна витримувати навантаження 100 кг на 1 см² площі її опори. Цей показник є досить високим, так як паля квадратного перерізу зі стороною основи рівною 20 см і площею 400 см² повинна витримувати навантаження в 40 т. Розрахунок показав, що здатність, що несе, безпосередньо залежить від матеріалу, з якого виготовлений фундамент.
Крім того, важливо враховувати не тільки те навантаження, яке може витримати кожна паля, але й здатність самих підстилаючих грунтів. Відповідно, при недостатній кількості стовпів та підвищеному навантаженні на ґрунт фундамент може зруйнуватися через те, що окремі палі підуть далі на глибину.
Чим міцніше підстилаючі ґрунти, тим менша кількість опор необхідна для спорудження якісного фундаменту будинку. Крім того, необхідно враховувати глибину промерзання ґрунтів на даній ділянці, рівень ґрунтових вод, безпосередню довжину конструкцій, міцність арматури тощо.
Повернутись до змісту
Вартість пальового фундаменту
Всі перелічені параметри впливають на кількість і якість стовпів, від яких залежить загальна вартість пальового фундаменту. : для діаметром 15 мм, закладеної на глибину 2 м, необхідно 0,035 м³ бетону, 3 арматурні дроти довжиною 2 м з діаметром 12 мм і деяка кількість гладкої арматури для їх обв'язування. З урахуванням того, що всі ці матеріали необхідно буде доставити до ділянки будівництва, виходить, що вартість кожної опори (без урахування робіт з їх буріння та заливання приймається умова, що всі ці роботи проводилися особисто вами) дорівнює 180-200 руб., а загальна вартість фундаменту дорівнюватиме результату від множення цієї цифри на загальну кількість опор.
Отримана цифра може бути скоригована. Наприклад, як уже говорилося, у будівництві використовуються буронабивні палі з розширеною основою. Така основа виготовляється за допомогою спеціального пристосування (плуга), який одягається на наконечник бура. Плуг опускається в готову свердловину і обертанням розширює її основу. Що дає такий крок? Звичайна паля діаметром 200 мм витримує навантаження в 1 т. Якщо ж розширити її основу до 300 мм, залишаючи решту свердловини незмінною, то здатність, що несе, збільшиться до 2 т. Тобто незначне збільшення витрати бетону і спеціальний пристосування дозволяє значно скоротити загальне , що значно знизить Вартість готового фундаменту.
Після того як буде відоме навантаження на фундамент, обчислено несучу здатність з урахуванням ґрунтів та матеріалів та підраховано необхідну їх кількість, визначається оптимальна відстань між ними. Головною умовою залишається те, що вони обов'язково повинні бути розташовані по кутках майбутньої будівлі та у місцях перемичок зовнішніх та внутрішніх стін.
На вартість фундаменту впливає конструкція фундаменту. Так, фундамент з ростверком буде дорожчим, ніж без нього, однак і міцністю мати набагато більшу. При обв'язці ростверком можна не побоюватися того, що одна з паль підніметься або опуститься під дією сил здирання, руйнуючи при цьому цілісність будинку.
Якщо ж ґрунти досить надійні, а глибина закладки дозволяє не боятися обдимання ґрунтів, то ростверк створювати необов'язково.
Буронабивним називається фундамент, що здає навантаження від будівлі на ґрунт за допомогою окремих бетонних паль, які перекриваються згодом плитою із залізобетону. Палі для цього виду фундаментів виготовляються у спеціально пробурених каналах, прямо на будмайданчику.
Буронабивний фундамент: бетон, гідроізоляція, арматура.
Доцільність вибору буронабивного фундаменту найчастіше виправдовується на м'яких, слабких чи пучинистих ґрунтах, Нестисканий шар яких, здатний сприймати навантаження від будівлі, знаходиться дуже глибоко, і всі інші види фундаментів не здатні передати на них навантаження від ваги будівлі. Такі ґрунти присутні в заболоченій місцевості, в ярах, на торф'яних ґрунтах, на схилах пагорбів та ін.
Розрахунок конструкції
Каркас буронабивного фундаменту регламентується ГОСТом.
Щоб здійснити розрахунок, необхідно враховувати несучу здатність кожної окремої палі та їх кількість. Зрозуміло, що здатність, що несе, безпосередньо залежить від її габаритів. Причому, як ми побачимо при розрахунку, зовсім невелика різниця в діаметрі палі значно збільшує її здатність, що несе. Наприклад, при d=300 мм вона витримає навантаження в 1700 кг, а якщо збільшити її діаметр на 200 мм, то її здатність, що несе, різко зросте і вона вже зможе витримувати вагу до 5000 кг.
При зведенні буронабивного фундаменту власними силамидуже важко зрозуміти, чи досягнутий при бурінні рівень несжимаемості ґрунту. Тому фахівці радять навіть після розрахунків бурити на глибину від півтора до двох метрів для підстрахування. Ця глибина гарантує те, що глибина промерзання залишається значно вищою, рівень ґрунтових вод уже пройдено, а несуча здатність ґрунту на такій глибині досить велика і, напевно, буде більшою за розрахункову з великим запасом (приблизно 6 кг/см2)
Ще один момент, що має пряме відношення до розрахунків, - це вибір розміру бура. Сучасне обладнання дозволяє бурити дуже глибокі свердловини різного діаметра від 15 до 40 см. А так звані фундаментні бури дозволяють при дуже невеликому діаметрі буріння, наприклад, у 20 мм, досягнувши дна, розширювати діаметр основи вдвічі чи навіть утричі. Це розширення забезпечує опорну площу палі і збільшує її здатність чинити опір витріщуванню.
При розрахунку керуємось нормативним документом– Зведення правил СП 24.13330.2011 Палевий фундамент. Актуалізована редакція СНіП 2.02.03-85.
Формули розрахунку
Щоб виконати розрахунок кількості паль у фундаменті, необхідні два параметри – загальна вага будівлі та здатність кожної окремо нести.
Розрахунок провадиться з використанням формули.
Φ = m R F, де
R – розрахунковий опір ґрунту, що приймається.
F – площа спирання.
m – коефіцієнт умов роботи палі у ґрунті (приймаємо m=1).
Розрахунковий опір ґрунту приймається для пісків з будь-яким рівнем вологості 3-4,5 кгс/см2, 1-6 кгс/см2, 5-6 кгс/см2.
На практиці розрахунок міцності палі визначається від марки бетону, який застосовувався під час її виготовлення. Цифра в марці бетону показує, яке навантаження здатна витримати паля на квадратний сантиметр її ваги. Наприклад, паля з бетону М100, поперечного перерізу 200х200 мм = 400 см2 витримає навантаження 40 000 тонн.
Зведені дані
Для зручності зведемо дані до загального списку:
Армування буронабивного фундаменту: арматурні стрижні.
- При діаметрі спирання в 150 мм, площа спирання дорівнюватиме 177 см2, несуча здатність палі приймається рівною 1062 кг.
- При діаметрі спирання в 200 мм, площа спирання дорівнюватиме 314 см2, несуча здатність палі приймається рівною 1884 кг.
- При діаметрі спирання в 250 мм, площа спирання дорівнюватиме 491 см2, несуча здатність палі приймається рівною 2946 кг.
- При діаметрі спирання в 300 мм, площа спирання дорівнюватиме 707 см2, здатність палі, що несе, приймається рівною 4242 кг.
- При діаметрі спирання в 400 мм, площа спирання дорівнюватиме 1256 см2, несуча здатність палі приймається рівною 7536 кг.
- При діаметрі спирання в 500 мм, площа спирання дорівнюватиме 1963 см2, несуча здатність палі приймається рівною 11775 кг.
Дані по діаметру арматури паль дано у розділі “Короткі відомості щодо технології зведення буронабивного фундаменту”.
- Паля 150 мм – каркас із 3 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 6 м, гладкого – 0,75 м.
- 200 мм – каркас із 4 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 8 м, гладкого – 1м.
- 250 мм – каркас із 4 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 8 м, гладкого – 1.26 м.
- 300 мм – каркас із 6 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 12 м, гладкого – 1.51 м.
- 400 мм – каркас із 8 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 16 м, гладкого – 2.01 м.
- З 500 мм – каркас із 10 прутів, при витраті арматури ребристого профілю 20 м, гладкого – 2.05 м.
Розрахунок загальної кількості паль фундаменту
Розрахунок паль: кількість паль, розміри.
Враховуючи загальну вагу будинку та його навантаження на буронабивний фундамент, проводиться розрахунок необхідної кількостіпаль. Воно пропорційне вазі будинку, який залежить від того, з якого матеріалу він буде виготовлений. Якщо це газобетон – тиск буде легшим, якщо цегла, то його вага буде значно вищою. Чим вага будинку більша, тим більше навантаження на фундамент, тим більше паль буде необхідно встановити. Відповідно пальовий крок установки зменшуватиметься. Тут варто запам'ятати один важливий момент, який допоможе уникнути помилок під час розрахунку. Існує обмеження мінімальної відстані між осями паль. Воно має перевищувати трьох діаметрів палі. Недотримання цієї відстані принесе зворотній результат - знизить їх несучу здатність, цей фундамент будинку буде ослаблений.
Наприклад, при діаметрі палі 500 мм, які найчастіше застосовують при зведенні цегляного будинку, що має буронабивний фундамент, мінімальна відстань між осями повинна становити понад 150 см.
Ось у такий спосіб і із застосуванням даних рекомендацій можна самостійно розрахувати буронабивний фундамент для свого цегляного будинку. Однак, якщо є сумніви в тому, чи ви вибрали фундамент, чи в правильності розрахунку, то варто звернутися до фахівців, які зможуть більш точно визначити тип грунту і його характеристики, а також перевірять ваші розрахунки.
Чи не знайшли відповіді у статті? Більше інформації
