Забивные железобетонные сваи заслуженно считаются одним из самых долговечных и прочных фундаментов. Однако надежность забивного основания зависит от правильного выбора опор. Точно подобранных по нагрузкам при проектировании и качественно изготовленных.
Как проводят расчет и проектирование свайного фундамента
Основной нормативный документ, определяющий принципы проектирования свайных фундаментов — свод правил СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты». В соответствии с ним при проектировании свайных фундаментов обязательно учитываются:
- Результаты инженерно-геологических изысканий и уровень сейсмической активности;
- Конструктивные особенности и назначение объекта;
- Экологические требования;
- Безопасность для соседних сооружений и коммуникаций.
До начала работ по возведению свайного основания необходимо утвердить техническое задание и получить соответствующие разрешения. Расчеты необходимых размеров и количества свай основывается на прочности материала, несущей способности грунта и учете неблагоприятного влияния факторов внешней среды и климатических условий — наличия грунтовых вод, промерзания, объема осадков, высоты снежного покрова.
Задача свай — передача нагрузок от сооружения на несущие слои грунта. Для эффективности работы свай необходимо четко представлять уровень сопротивления грунта и корректно рассчитать сумму нагрузок.
Исследование грунтов проводится полевыми методами с помощью бурения, дающего представление об особенностях геологического среза, и лабораторным изучением образцов для выяснения прочностных характеристик грунтов по ГОСТ 19912 и 20522.
Сочетание нагрузок и воздействий при проектировании свайного фундамента рассматривается в СП 20.13330 «Основания зданий и сооружений». Нагрузки, включаемые в расчеты, делятся на:
- Постоянные — вес конструкции;
- Временные длительные — временные перегородки, стационарное оборудование, давление в трубопроводах, мебель;
- Кратковременные — вес людей и перемещаемых материалов, климатические (ветровые и снеговые).
Допускаемая нагрузка на одну сваю разнится в зависимости от степени ответственности сооружения. Чтобы не допустить аварийных ситуаций на особо значимых объектах, в расчеты закладывается больший запас прочности и устойчивости путем повышающих коэффициентов.
Максимальная расчётная нагрузка на сваю не должна превышать несущую способность грунта. Для забивной сваи несущая способность грунта определяется как сумма сопротивлений грунтов под концом сваи и по ее боковой поверхности в каждом из слоев, которые пронизывает свая.
При использовании готовых забивных свай в сумму нагрузок на фундамент включается их собственный вес.
Как правило, одиночные сваи в фундаменте объединяются в цельную конструкцию жестким ростверком. Ростверк перераспределяет общую нагрузку на сваи более равномерно. При расчете несущей способности сваи в составе фундамента с ростверком учитываются вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты, воспринимаемые конструкцией основания в целом.
Какие забивные сваи с точки зрения ГОСТ хорошие
Для того чтобы опоры были достаточно устойчивыми к нагрузкам и природным воздействиям, их изготавливают по специальным нормативам. Общие технические условия производства железобетонных свай в заводских условиях определяются нормативами ГОСТ 19804:
- Качество бетона. Для изготовления забивных свай используется бетон класса не ниже В15. Он относится к категории тяжёлых бетонов, отличающихся высокой плотностью, не ниже 2000 кг/м³. Водонепроницаемость — от W6 и выше. Морозостойкость — от F100.
- Армирование. При изготовлении свай с низкими нагрузками и ненапряженной арматурой допустимо использование стали класса А240. Для большинства свай без предварительного напряжения подходит арматура классов А400, А500 и А600. Наивысшая сопротивляемость изгибу достигается за счет предварительного натяжения продольной арматуры, где применяются высокопрочные стали горячего проката — классы А600 и А800.
- Расположение арматурного усиления. Арматура, находящаяся внутри сваи, защищена от коррозии слоем бетона. Чтобы эта защита была надежной, необходима достаточная толщина слоя бетона и не допускается выход арматуры на поверхность.
Как проверяют сваю на наличие дефектов
Сваи заводского изготовления проходят приемку по качеству: на морозостойкость, водонепроницаемость, передаточную прочность бетона через определенные периоды производства; на точность геометрических измерений, прочность и расположение арматуры, отпускную прочность, и качество поверхности бетона — через процедуру приемо-сдаточных испытаний.
Способы контроля различных параметров имеют разработанную технологию, определяемую соответствующими ГОСТами:
- Ненапрягаемая арматура проверяется на соответствие толщины и длины, отсутствие коррозии. Напрягаемая арматура испытываете по силе натяжения с помощью динамометра, манометра или измерением удлинения по ГОСТ 22362.
- Прочность бетона испытывается на образцах, изготовленных из рабочей смеси при тех же условиях, что основные изделия. При испытаниях комбинируются разрушающие и неразрушающие методы контроля.
- Морозостойкость бетона контролируется на образцах. При базовом исследовании образцы вначале насыщаются водой или солевым раствором, затем помещаются на определенный срок в морозильную камеру. При ускоренном методе образцы помещаются в минусовую температуру в емкостях с соляным раствором. В ходе испытаний замеряется количество циклов замерзания-оттаивания до изменения прочностных характеристик бетона в соответствии с ГОСТ 10060.
- Водонепроницаемость образцов определяется по условиям ГОСТ 12730. Бетонные образцы закрепляются на стенде, на поверхность подается вода под давлением и фиксируются скорость и объем прохождения жидкости через образец.
Геометрические размеры свай и поверхностных дефектов, толщина бетонного слоя контролируются выборочно, от 2 изделий из серии:
- Отклонения от прямолинейности граней и перпендикулярность углов, размеры наплывов и раковин измеряются линейками, рулетками, длиномерами, штангенциркулями, угломерами по правилам ГОСТа 26433.
- Соответствие острия сваи центральной оси проверяется с помощью специального кондуктора или системы струбцин и пластин.
- Испытания свай на трещиностойкость производится нагружением при опирании изделия концами на шарнирные опоры или с защемлением на одной опоре. По итогам испытаний фиксируется уровень нагрузок, прогиб, ширина раскрытия трещин.
- Расположение арматуры и толщина защитного бетонного слоя определяются аппаратными измерениями: радиологическим методом по ГОСТ 17625 или магнитным по ГОСТ 22904.