О применении ростверков и их конструкциях
Ростверк – это конструкция, ленточно связывающая сваи при возведении свайно-ростверкового фундамента. Она представляет собой плиты или балки, уложенные на сваи на небольшом расстоянии от поверхности грунта. Ростверк фундамента может быть выполнен из бревен, металлического профиля: двутавра, швеллера или уголка, бетонных балок или монолитного бетона. Фундамент, верх которого выполнен не ленточно, а в виде общей плиты, может быть основой целого здания. Если при использовании ленточного ростверка есть необходимость сделать фундамент для местной повышенной нагрузки, например, для массивной колонны, то применяется кустовое расположение свай. На таком кусте фундамент выполняется в виде общей плиты для куста, а не ленточно. Этот фундамент удобен на склонах, при переменном рельефе, на болотистых и других подвижных грунтах.
Схема конструкции винтового фундамента.
Упрощенный расчет фундамента
Важно верно определить количество столбов, требуемое для конкретного веса здания и их расположение в плане. Исходными данными будут несущая способность грунта и вес здания. Несущая способность грунта выражается в кг/см² почвы. Вес здания зависит от используемого материала и снеговой и ветровой нагрузки. От деления веса здания на несущую способность грунта получаем площадь фундамента. Чтобы избежать просчетов, увеличиваем полученную величину на 30%, создавая запас прочности. Для определения числа столбов следует разделить полученную площадь фундамента на площадь опоры одного столба.
Затем следует расположение столбов в плане. Здесь нужно учитывать три принципа:
- столбы должны обязательно располагаться в углах здания;
- они должны находиться и в местах пересечения или стыковки стен;
- расстояния между столбами намечается от 2,5 до 3,5 м. Если расстояние будет меньше 2,5 м, увеличатся затраты, если более 3,5 м, появляется опасность излома ростверка или возникновения в нем трещин.
Схема армирования буронабивный свай и ригелей.
Верх сваи заделывается в ростверк до 10 см. Высота оставшейся части ростверка определяется сопротивлением материала на продавливание. После подбора размеров ростверка делается проверка. Параметры ростверка должны соответствовать условию:
F/u + M/Wb < Rbt х Hp, где:
F – сосредоточенная сила от внешней нагрузки, например, от колонны (кг);
u – площадь приложения силы (см²);
М – момент силы относительно оси сваи в плане (кг х см);
Wb – статический момент сопротивления сечения (см³);
Rbt – предельное cуммарное сопротивление растяжению бетона и арматуры (кг/см²);
Нр – высота ростверка (см).
Край ростверка в плане должен отстоять от края сваи на величину не менее 0,15 диаметра сваи или ее боковой стороны. Размер этот должен быть не менее 5 см. Высота ростверка определяется Hp = Ho + 0.25м. Где Ho – расчетная высота ростверка, которая должна быть не менее 0,3 м.
Сваи, применяемые в ленточно-ростверковом фундаменте могут быть из различного материала: бетон, металл, кирпич и даже древесина. Армирование бетонной сваи производится при ее изготовлении в условиях цеха или на месте монтажа для буровых и буронабивных свай. Многое зависит от нагрузки. Технологически сваи можно разделить на буронабивные, винтовые, буровые, забивные, вибропогружные и вдавливаемые. Ростверки различаются уровнем своего расположения над грунтом. Низкий ростверк частично передает нагрузку от здания непосредственно на грунт. Высокий ростверк передает нагрузку на грунт через сваи.
Ростверк из монолитного бетона и его армирование
Схема проектирования фундамента с учетом нагрузки на сваи.
Конструкция ростверка чаще всего делается из монолитного бетона. При этом варианте армирование обязательно. При сооружении ростверка фундамента нужно особое внимание уделить пространственному арматурному каркасу. Обычно ростверк имеет прямоугольное сечение и ленточно связывает сваи между собой. В процессе эксплуатации возникают сжимающие и изгибающие нагрузки. При сооружении применяется опалубка. Если по какой-то причине не снимался верхний слой грунта, то делаются только боковые стенки. После того как произойдет отвердение бетона в корпусе фундамента, опалубка снимается и грунт под ростверком выкапывается до глубины 0,2 м.
Если грунт снят, то опалубка делается с нижним дном. Дно должно быть съемным. Это дно должно быть из доски толщиной не менее 40 см. Внутренняя поверхность опалубки делается из оструганных досок.
Дно опалубки усиливается ребрами жесткости из досок и дополнительными опорами.
Схема свайного фундамента.
Если этого не сделать, то корпус опалубки может сломаться под тяжестью заливаемого бетона. Чтобы не было потерь цементного молочка, опалубка выстилается полиэтиленовой пленкой.
Армирование фундамента с ростверком имеет свои особенности. Каркас арматуры должен находиться на расстоянии трех диаметров стержней от наружной поверхности ростверка фундамента. Он выполняется в виде двух поясов у верхней и нижней кромки ростверка. Для того чтобы арматура находилась в нужном положении и не сдвинулась при заливке раствора, пояса можно прикрепить к горизонтальным стержням, вставляемым в отверстия в боковых стенках опалубки. Через полчаса после заливки опалубки горизонтальные стержни убираются.
Для того чтобы армирование фундамента было надежным, используется толстая металлическая арматура с периодическим поперечным сечением. Арматуру варить не рекомендуется из-за появлений нежелательных напряжений в конструкциях. Применение вязки гораздо надежнее. Каркас ростверка на сваях можно армировать синтетической арматурой, но только при небольших нагрузках. Прочность на разрыв у такой арматуры выше, чем у стальной. Сцепление с бетоном лучше. Но по нормативам ее не применяют в фундаментах и перекрытиях.
При заливке бетона внутри раствора остаются воздушные полости. Поэтому залитый фундамент обрабатывается вибратором. Если нет вибратора, то делают «штыревание» – не спеша протыкают залитый объем стержнями арматуры. Воздушные пазухи внутри ростверка значительно снижают его прочность. После укладки бетон покрывают полиэтиленовой пленкой. После высыхания фундамент следует снова полить водой и укрыть пленкой. Такие циклы повторяют в течение 7 дней.
Конструкции свайного фундамента с ленточно построенным верхом требуют затрат меньшего количества бетона и сокращают трудозатраты. Расстояние между опорами следует делать не меньше 2,5 м. При меньшем расстоянии эффект от экономии бетона небольшой. Не требуются большие объемы земляных работ. Если сваи устанавливаются с использованием специальной техники, то земляные работы не требуются вовсе.
Относительно небольшая боковая поверхность свай высокого ростверкового фундамента снижает уровень вибрации, передаваемый от грунта к зданию. Это хорошо ощущается при расположении строений вблизи шоссейных и железных дорог. Свайный фундамент обладает большей долговечностью по сравнению с другими конструкциями. Времени на возведение ростверковых конструкций требуется меньше. Потребность в трудовых ресурсах снижается. К недостаткам обычно относят относительную сложность при оборудовании подвала.
