Исследовательская работа по ТиОСП

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Государственное бюджетное учреждение среднего профессионального образования

«Казанский строительный колледж»

Специальность: 270720

«Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»

Выполнил: студент гр. С 11-27

Елизаров Андрей

Принял: Л.А. Чулкова

Казань

2014

Содержание

Введение

1. Фундамент

1.1 Свайный фундамент

1.2 Что такое свайный фундамент?

2. Устройство свайного фундамента

2.1. Где нужно применять свайный фундамент?

2.2 Достоинства и преимущества свайного фундамента

Заключение

Вывод

Список используемой литературы

Введение

Строительство испокон веков является неотъемлемой частью нашей жизни. Строительство зданий и сооружений должно быть качественно продумано с точки зрения технологии, экономики, эстетики, экологии. Все эти критерии строительства должны соблюдаться на каждом отдельном этапе строительства: земляные работы, возведение стен, монтаж конструкций, устройство крыши. Я хочу посмотреть в своей работе основной, даже можно сказать главный, этап строительства: возведение фундамента. В строительстве есть разные виды фундаментов, я рассматриваю свайный фундамент.

И так,
Актуальность темы исследовательской работы раскрывается следующими положениями:

1) Строительство, было, есть и будет всегда.

2) Люди с каждым годом ищут все более лучшие и качественные материалы для фундаментостроения.

3) Люди осваивают земли, в районах с менее устойчивыми грунтами и с сейсмическими районами.

Проблема рационального проектирования свайных фундаментов является актуальной в области современного фундаментостроения. Особенно остро эта проблема стоит при строительстве в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях, в которых во многих случаях целесообразным, а иногда и единственно возможным и приемлемым решением, является применение свайных фундаментов. Как показывает практика, доля затрат на возведение конструкций подземных частей зданий и сооружений на свайных фундаментах составляет до 20% от общего объема бетона и железобетона, применяемого при строительстве.

Одним из важнейших направлений повышения экономической эффективности и надежности свайных фундаментов является совершенствование методов их расчета и проектирования.

Достижения отечественных и зарубежных ученых, изучавших различные аспекты работы свайных фундаментов, позволили проектировщикам и строителям успешно решать сложные задачи проектирования и возведения сооружений в сложнейших условиях, учитывая при этом необходимость сокращения сроков строительства и экономии средств. Решению поставленных задач способствовало и развитие численных методов расчета, широко используемых в современном проектировании. Нельзя не отметить и вклад проектировщиков и строителей, которые способствовали внедрению новых научных разработок и методов расчета, дали путевку в жизнь современным технологиям устройства свай, обеспечили проверку их на практике, способствовали развитию свайного направления в современном фундаментостроении.

Благодаря совместным усилиям ученых, проектировщиков и строителей был достигнут значительный прогресс, как в этой области строительства, так и в строительстве в целом, что позволило вывести проектирование свайных фундаментов на современный уровень.

Наряду с научными достижениями, развитием новых технологий и технической базы строительства немаловажное значение для повышения экономической эффективности применения свай является и поиск их оптимального проектного решения. Так, одну и ту же несущую способность свайного фундамента можно обеспечить различным путем: увеличить размер поперечного сечения свай, но уменьшить их длину, не менять длину, но за счет увеличения сечения свай уменьшить их число в фундаменте и т.д., т.е. практически всегда существует возможность выбора оптимального решения, но оно далеко не всегда очевидно, что и поставило вопрос о разработке алгоритма его поиска, учитывающего не только взаимовлияние свай при их совместной работе в составе фундамента, но и участие в работе низкого ростверка.

Неразработанность и вместе с тем важность темы исследовательской работы также подчеркивает актуальность нашего теоретического исследования.

Объектом исследования является свайный фундамент в современном фундаментостроении.

Предметом исследования - качество, долговечность, технологичность, экономичность и экологичность свайного фундамента в современном фундаментостроении.

В связи с этим в исследовательской работе была поставлена задача, изучить плюсы и минусы свайного фундамента в современном фундаментостроении.

Возможность экономии средств уже на стадии проектирования позволяет считать актуальным исследование, направленное на разработку метода оптимизации параметров свайного фундамента, учитывающего взаимовлияние его составных элементов «ростверк - группа свай - грунт» и достижения на этой основе оптимального сочетания экономичности и надежности проектных решений.

Из вышеизложенного формулируется следующая цель исследовательской работы.

Цель исследовательской работы:

- изучить особенности использования свайного фундамента,понять плюсы и минусы свайного фундамента в современном фундаментостроении.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- проанализировать имеющиеся теоретические материалы по свайным фундаментам;

- разобраться с условиями их применения.

Научная новизна и практическая ценность работы характеризуются следующими результатами:

- возможность экономии средств уже на стадии проектирования.

- возможность применения данного типа фундамента в сейсмических, мерзлых районах и в менее устойчивых грунтах.

- на основании теоретических исследований выявлены условия применения данного типа фундамента.

Исследовательская работа состоит из введения, 6 пунктов с подпунктами, заключения, списка использованной литературы и носит исключительно теоретический характер.

1. ФУНДАМЕНТ

1.1 Фундамент-строительная несущая конструкция, часть здания, сооружения, которая воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их по основанию. Как правило, изготавливаются из бетона, камня или дерева.

Фундаменты, как правило, закладываются ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты (фундамент, находящийся выше уровня промерзания грунта). Такой тип фундамента подходит в основном для небольших садовых домиков, летних бань и хозяйственных построек.

Для строительства зданий применяются ленточные, стаканные, столбчатые, свайные и плитные фундаменты. Они бывают сборные, монолитные и сборно-монолитные. Выбор фундамента зависит от сейсмичности местности, грунта и от архитектурных решений.

Изготовление фундамента из бетона возможно при температуре выше 5°С, что накладывает существенные ограничения на сезонность выполнения строительных работ. Проведение работ при более низких температурах возможно с использованием технологии электропрогрева.

1.2 Классификация фундаментов:

По назначению

1. Несущий;

2. Комбинированный, то есть способный, в дополнение к несущим функциям, выполнять еще и функции сейсмической защиты;

3. Неглубокого заложения на естественных основаниях или искусственных;

4. Глубокого заложения;

5. Специальные, например, экспериментальные антисейсмические "качающиеся" фундаменты; "плавающие" фундаменты, давление которых равно давлению вынутого грунта и другие.

По материалу

1. Каменный:

бутовый;

бутобетонный;

кирпичный.

2. Железобетонный:

сборный;

монолитный.

3. Деревянный.

4. Ячеистобетонный

По типу конструкции

1.Столбчатый фундамент (монолитный-из бетона,бутобетона),кирпичный или каменной кладки.

1. непосредственно столбчатый

2. "стаканного типа"

2.Ленточный (сборный или монолитный):

1. заглубленный (ниже глубины промерзания);

2. малозаглубленный (выше глубины промерзания);

3.Свайный (сборный или монолитный):

1. на забивных сваях;

2. на трубобетонных сваях;

3. на буронабивных сваях;

4. на набивных сваях;

5. на сваях-оболочках;

6. на винтовых сваях;

4.Свайно-ростверковый фундамент

5.Плитный

6.Континуальные, то есть очень объёмные, большие, чаще всего близкие к форме круга или квадрата, которые нельзя рассматривать как отдельностоящий столбчатый, плитный, ленточный или свайный фундамент. Обычно это: опоры мостов, силосов, бункеров и т. д.

В своей исследовательской работе я хочу рассмотреть один из наиболее часто используемых фундаментов в современном фундаментостроении- свайный фундамент.

1.1. Свайный фундамент

Устройство свайных фундаментов известно с глубокой древно­сти. В ряде стран до сих пор сохранились остатки свайных фунда­ментов, сооруженных за много веков до нашей эры. Однако многие века устройство свайных фундаментов было ограничено материалом свай и способом их погружения. До середины XIX в. сваи изготовляли исключительно из дерева. Это ограничивало область их применения, так как в условиях переменного увлажнения дере­вянные сваи быстро загнивают. Поэтому, как правило, деревянные сваи применяли и применяют только в тех случаях, когда они полностью погружены ниже самого низкого уровня грунтовых или поверхностных вод. Только в последнее время появились способы консервирования древесины, благодаря чему можно повысить срок службы деревянных свай в условиях переменного увлажнения их и высыхания.

Несовершенны были и методы погружения свай. Как правило, сваи забивали молотом, подвешенным на канате к треноге. Такой способ забивки был малопроизводителен и, кроме того, часто яв­лялся причиной производственного травматизма среди рабочих, забивавших сваи.
В 1828 г. русский военный специалист Маслов сконструировал первый механический копер для погружения свай. По существу с этого момента началась история широкого развития свайных фун­даментов.

В 1889 г. инж. С. А. Арциш изобрел паровой сваебойный молот одиночного действия, надолго вошедший в практику строительства. После окончания первой мировой войны появились сваебойные молоты двойного действия, весьма удобные как для погружения, так и для выдергивания свай.

Появление железобетона позволило устраивать из этого материала свайные фундаменты, независимо от уровня грунтовых или поверхностных вод. Для забивки железобетонных свай были созда­ны мощные сваебойные агрегаты - копры с паровыми молотами. Начиная с конца XIX в. свайные фундаменты завоевывают всё боль­шее признание.

Бетон на гидравлическом вяжущем стал основой развития дру­гого метода устройства бетонных свай - непосредственно в грунте, в заранее подготовленных скважинах. Впервые такой способ уст­ройства свайных фундаментов был применен А. Э. Страуссом в 1899 г. при постройке здания управления Юго-западных же­лезных дорог в Киеве. С этого времени наряду с применением за­бивных свай начинается развитие конструкций набивных свай, изготовляемых непосредственно в грунте.

Термины «забивные» и «набивные» сваи, ставшие общеприняты­ми, определяют основной принцип технологии и изготовления свай. Вместе с тем с развитием строительной техники такое деление не­которых видов свай провести затруднительно.

В дальнейшем начали внедрять новые способы погружения го­товых свай - вибропогружением, вдавливанием, вибровдавливанием и др. Появились металлические и железобетонные сваи, не за­биваемые, а завинчиваемые в грунт. В условиях вечной мерзлоты образуют бурением лидерные скважины и затем погружают в них готовые сваи.

К набивным сваям стали относить и так называемые песчаные или грунтовые сваи, поскольку технология их устройства анало­гична технологии устройства набивных бетонных свай. В действи­тельности, грунтовые сваи работают в грунте совершенно иначе, чем набивные бетонные.

Совершенствование технологии производства свайных работ и создание новых агрегатов для погружения готовых или устройства набивных свай приводят к созданию новых их видов.

В практике устройства свайных фундаментов все большее при­менение находят сваи с уширенной пятой. Уширение пяты повыша­ет несущую способность сваи за счет передачи давления на боль­шую площадь основания. Оказалось возможным устраивать уши­ренную пяту как у готовых, так и у набивных свай.

Армирование набивных свай с уширенной пятой позволяет ши­роко применять их в таких условиях, когда они работают на выдер­гивание.
В настоящее время свайные фундаменты по мере развития точ­ности их изготовления и погружения начинают вытеснять другие виды фундаментов.

Много нового внесено в методику определения несущей способ­ности свай. На основе известных в XIX в. закономерностей теории линейно-деформируемой среды и характеристик физических свойств грунтов были предложены теоретические формулы для определения несущей способности свай. За рубежом обычно приме­няется формула Дёрра. В Советском Союзе была принята формула В. К. Дмоховского.

В России и за рубежом было разработано много формул, осно­ванных на том или ином использовании общего уравнения работы падающего груза. В России и во многих зарубежных странах принята формула Н. М. Герсеванова, как наиболее полно отражающая все стороны работы по забивке сваи. С появлением способа вибропогружения свай формулу для определения их несу­щей способности предложил Б. П. Татарников.

В настоящее время Строительными нормами и правилами (СНиП II-Б. 5-67) рекомендованы формулы, достаточно полно учитывающие все факторы, влияющие на несущую способность свай.

На основе разработки Д. Д. Барканом вопросов воздействия на грунт динамических нагрузок были созданы различные типы вибро­погружателей. Участие в этой работе принимали А. Я. Луснин, О. А. Савинов, С. А. Цаплин и др.

В последние десятилетия разработаны такие эффективные мето­ды производства работ по погружению свай, как применение элек­троосмоса, различного рода обмазок из синтетических смол и глин и тиксотропных рубашек.

Использование электроосмоса для погружения свай впервые было предложено в 1938 г. инж. Б. Ф. Рельтовым и А. В. Новико­вым, а затем усовершенствовано коллективом сотрудников-кафед­ры «Основания и фундаменты» Ленинградского института инжене­ров железнодорожного транспорта. Погружение свай в тиксотропных рубашках разработано по предложению Б. М. Гуменского и начинает получать большое распространение.

Совершенствовали методы устройства и создавали новые виды набивных свай русские и советские ученые А. Э. Страусе, Г. Л. Мед­ведев, Н. М. Соколов, А. А. Луга, Е. В. Платонов, Е. Л. Хлебников, Г. Г. Шенайх, Ю. М. Абелев, Д. А. Романов и др. За рубежом эти­ми вопросами занимались Вольфсхольтц, Франк Шуман, Франки, Харлеи, Эббота,

Вильхельми и др.

Примерами развития новых способов устройства свай могут служить пустотелые сваи и сваи-оболочки длиной до 60 м, несущие в отдельных случаях нагрузки до 1000 т и более. Такие сваи успеш­но конкурируют с фундаментами глубокого заложения. В граждан­ском и особенно в жилищном строительстве обычные фундаменты неглубокого заложения, по предложению Л. М. Пешковского, все чаще заменяются фундаментами из коротких свай.

Короткие сваи (длиной 3-6 м) представляют большой интерес, так как применение их вместо ленточных фундаментов резко сокра­щает объем земляных работ, удешевляет строительство и позволяет без затруднений устраивать фундаменты в зимнее время.

Установлена закономерность, заключающаяся в том, что чем больше нагрузка, передаваемая на фундамент, тем эффективнее становится устройство свайных фундаментов по сравнению с лен­точными или столбовыми. Так, при нагрузке на колонну порядка 800-1000 т может потребоваться фундамент с площадью подошвы до 40-50 м2, т. е. свайный фундамент в таком случае будет гораздо экономичнее. Поэтому в настоящее время почти 20% всех промышленных и гражданских зданий возводят на свай­ных фундаментах.

Повысить тех­нико-экономическую эффективность таких фундаментов можно путем использования более современных конструкций свайных фун­даментов и методов их устройства с использованием высокопроизво­дительных сваепогружающих и специальных агрегатов для устройства набивных свай, прогрессивной организации произ­водства.

Свайный фундамент используется человечеством довольно давно. Винтовые сваи были изобретены в 1838 в Англии, несколько позже (в 1899 году) появилась набивная бетонная разновидность свай. Изначально они применялись для строительства причалов, маяков и других сооружений на воде, так как подводное бетонирование чрезвычайно дорого. Кроме этого, свайные фундаменты незаменимы при строительстве на Крайнем Севере, где приходится возводить здания на вечной мерзлоте.

Во всех этих случаях применяются промышленные изделия, изготовленные чаще всего из толстолистовой стали с диаметром лопастей не менее 500-850 мм. В последнее время свайные фундаменты успешно применяются в жилищном и особенно дачном строительстве.

1.2. Что такое свайный фундамент

Свайный фундамент - это совокупность свай, объединенных ростверком. Сваями называют элементы, имеющие довольно значительную длину и расположенные в грунте вертикально или наклонно. Они могут быть выполнены из различного материала (железобетона, стали, дерева и др.) в виде столбов с заостренным концом, которым ввинчиваются, вдавливаются или забиваются в грунт.

Эти элементы располагаются в местах максимальной нагрузки и обязательно в местах смыкания несущих стен. В зависимости от имеющихся нагрузок сваи могут быть одиночными (расположенными под отдельные опоры) и кустовыми (группами из нескольких свай).

Ростверк представляет собой бетонную или железобетонную плиту, располагающуюся поверх свай. Именно эти плиты, являясь несущими конструкциями, передают нагрузку от надземных частей здания на сваи.

Виды свай применяемых для изготовления свайного фундамента

По виду применяемых материалов сваи делятся на деревянные (которые из-за гниения древесины почти не используются), металлические (применяются очень редко по причинам дороговизны самого металла, время- и финансовозатратных антикоррозийных мероприятий и работ, для которых нужна специальная техника), бетонные и железобетонные (ЖБИ).
По характеру работ: сваи-стойки (они проходят сквозь слабые слои и передают давление от здания на плотный материковый грунт или скальные породы) и висячие сваи (они погружаются в сжимаемый грунт и передают нагрузку боковыми поверхностями).
По способу погружения в грунт существует несколько основных категорий:

• 1. Набивные сваи, которые бывают бетонные или железобетонные. Они, в свою очередь, в зависимости от вида сечения подразделяются на прямоугольные, круглые полые, квадратные, квадратные с круглой полостью. По виду армирования: с предварительно напряженной арматурой (прядевой продольной или стержневой) и с ненапрягаемой арматурой. По конструкции: с камуфлетной пятой, с открытым или закрытым нижним концом.

Набивные сваи изготовляют путем укладки бетона класса В15 (М200) и выше с арматурой или без нее в заранее пробуренные или выполненные при помощи обсадных труб отверстия. Основные преимущества таких свай: низкая стоимость, т.к. они изготавливаются прямо на месте, значит, отпадает надобность в специальных формах для их изготовления и транспортировке; возможность устройства фундамента вблизи других объектов в условиях недостатка свободных площадей, одинаковое соприкосновение с грунтом независимо от его состава и длины сваи. Недостаток только один: невозможность контроля качества.

К этому же типу относятся и буронабивные сваи, которые представляют собой изготовленные в заводских условиях изделия, устанавливаемые в заранее пробуренные отверстия. Существует более современная разновидность набивных свай - инъекционные сваи. Суть их применения заключается в том, что сверлится сравнительно тонкое отверстие (L/d = 80-120) в которое вставляется одиночная арматура (арматурный стержень) и в скважину закачивается под давлением цементный раствор. Затем производится опрессовка водой. Такая технология хорошо зарекомендовала себя для усиления уже существующих фундаментов.

• 2. Забивные сваи. Они представляют собой уже готовые изделия и забиваются в грунт при помощи специальной техники (копра, вибропогружателей, сваевдавливающих установок и т.д.). По виду подразделяются на призматические, трапециевидные и цилиндрические, в виде трубы с окаймляющим кольцом на стыке для наращивания звеньев сваи. Трубчатые сваи с железобетонными опорными кольцами отличаются очень высокой несущей способностью, к тому же они, по сравнению со сплошными, более экономичны.

• 3. Винтовые сваи, которые бывают со стальным или железобетонным наконечником, так же, как и сваи с раскрывающимися шарнирными упорами, применяются для зданий, имеющих большие горизонтальные нагрузки. Если преобладают вертикальные нагрузки, сваи устанавливают вертикально, при значительных горизонтальных нагрузках иногда применяют способ наклонной установки. Винтовые сваи противостоят опрокидыванию и выдергиванию фундаментов на разных типах грунта.

Виды свайных фундаментов

Свайные фундаменты бывают ростверковые и безростверковые. Безростверковые фундаменты - это свайные поля или свайные ленты, непосредственно на сборные оголовки которых устанавливается здание. Обычно для безростверковых фундаментов применяютжелезобетонные забивные сваи с квадратным сечением. Такие фундаменты можно применять только в нормальных условиях. Для устройства их в сейсмоопасных районах, на набухающих грунтах и в некоторых других случаях должны проводиться специальные исследования.

Ростверковые фундаменты - это фундаменты, в которых сваи объединены ростверком (железобетонными плитами либо балками). Благодаря ним, нагрузка на грунтовое основание и сваи передается равномерно. Различают три вида ростверков: монолитные, сборные и сборно-монолитные. По месторасположению они бывают высокие и низкие. Первые, расположенные ниже поверхности грунта, передают вертикальное давление частично на грунт, частично - на сваи, вторые - только на сваи.

Размещение свай в фундаменте

Различают следующие виды расположения свай:

• - одиночное, при котором сваи расположены под отдельными опорами;

• - ленточное - когда сваи расположены в один ряд по всему периметру фундамента. Чаще всего применяется в частном строительстве;

• - свайные полосы (гребенки) - когда сваи располагаются в 2 и более рядов под ростверки большой протяженности. Чаще всего эту технологию применяют при строительстве жилых и промышленных зданий;

• - свайные кусты - небольшое количество свай, которые расположены в основном под несущими колоннами, стойками и т.д. или при отдельно стоящем высоком сооружении, например, дымовой трубе.

• - свайное поле - оно располагается под монолитным или сборным ростверком большого размера. Во всех случаях, когда сваи размещаются больше, чем в один ряд, их можно располагать рядовым способом или в шахматном порядке.

Если говорить о частном строительстве, предполагающем возведение сравнительно небольших и легких домов, то наиболее часто применяются буронабивные и стальные винтовые сваи. Также иногда используют и забивные сваи из дерева. Впрочем, это скорее экзотика. Учитывая сравнительно небольшой вес возводимых домов при частном строительстве, максимальная длина свай не превышает 6 м.

2. Устройство свайного фундамента

Перед тем как мы рассмотрим условия применения, достоинство и недостатки свайного фундамента, хотелось бы поговорить о том, что собой представляет данный тип фундамента и из чего он состоит.

Свайный фундамент - в основном железобетонная конструкция, служащая для того что бы выдерживать вес постройки, которая возведена на нем, и для того, что бы передавать создаваемые нагрузки на почву.

Устройство свайного фундамента

Свайный фундамент состоит из свай и ростверков.

Сваи - элементы конструкции свайного фундамента, которые представляют собой длинные столбики, пронизывающие грунт до определенной отметки и передающие все нагрузки на почву. Сваи могут быть деревянные, металлические, бетонные и железобетонные. По форме сечения круглые, квадратные, пирамидальные. Так же существуют пустотелые и полнотелые сваи. По способу залегания в земле сваи делятся на подпорные и висячие. Сейчас немного рассмотрим каждый вид и тип свай.

Деревянные сваи являются наиболее дешевым и недолговечным вариантом. Изготавливаются в основном из лиственницы, ели, пихты и сосны. Используются крайне редко и то для легких построек. Что бы продлить срок службы деревянных свай используют различные антисептические средства, защищающие от поражения древесины грибком и другими заболеваниями.

Металлические сваи часто используются в создании свайного фундамента своими руками. Преимущество металлических свай - быстрота монтажа фундамента, независимость от времени года строительства и средняя долговечность конструкции. Недостаток - высокая цена на материал и необходимость обработки антикоррозийными средствами.

Бетонные и железобетонные сваи так же являются популярным вариантом. Их преимущество в хорошем соотношении цена-качество. Могут изготавливаться как на заводе, так и на месте строительства (заливание вручную). Долговечность железобетонных свай превышает отметку в 1 век. Для создания данного вида свай своими руками рекомендуется использовать цемент марки М400.

Пустотелые сваи представляют собой трубы, которые сначала устанавливаются в почву, а потом уже по желанию заливаются бетонным раствором. Данный вид свай считается весьма хорошим, т.к. при создании легких конструкции сэкономится расход на материал, а при создании тяжелых конструкций облегчится установка свай в почву, т.к. раствор будет заливаться после полной установки.

Полнотелые сваи являются стандартным вариантом, на котором нет смысла останавливаться.

Подпорные сваи отличаются от висячих тем, что на самом конце, который первоначально входит в почву, у них находится «ножка» большего поперечного сечения, передающая всю нагрузку конструкции на почву. Данное приспособление позволяет выдерживать больший вес конструкции (до 9 т на столбик).

Висячие сваи представляют собой столбики постоянного поперечного сечения. Передача нагрузки от свай на почву происходит при помощи сил трения между грунтом и столбиком. Сваи как бы «зависают» в грунте на определенной глубине.

Длина свай может быть различная и зависит от вида конструкции (многоэтажное здание, хозблок, жилой дом, беседка, летняя кухня). В основном, минимальная длина свай составляет 3 метра, а максимальная, как утверждают некоторые источники, может достигать и до 20 метров (но я лично не встречал настолько длинные).

Шаг установки свай так же зависит от конструкции и от вида почвы, расстояние колеблется в пределах от 1,5 до 2,5 метров.

Диаметр свай так же различен и зависит от типа сооружения. В основном используют сваи от 20 см в диаметре.

Что касается свай, вроде бы все что можно рассказали. Следует еще отметить, что для создания своими руками рекомендуется использовать буровые железобетонные сваи либо винтовые. Так же обязательно делаем сваи с подпором на почву, для обеспечения достаточной устойчивости конструкции.

Теперь переходим ко второму элементу свайного фундамента - ростверкам. Ростверки представляют собой горизонтальную, бетонную либо металлическую конструкцию, которая связывает все сваи в одно целое и служит как приемник всех нагрузок для равномерного распределения на все сваи.

Классификация ростверков более скромная. Существуют монолитные, сборные и сборно-монолитные ростверки.

Монолитные ростверки изготавливаются сразу же на месте строительства свайного фундамента при помощи опалубки, арматурной перевязки и жидкого бетонного раствора.

Сборные и сборно-монолитные ростверки представляют собой заводские железобетонные блоки, которые устанавливаются на месте строительства. Их преимущество - сокращение времени на создание свайного фундамента своими руками. Недостаток - потребность в спец технике (подъемном кране), более высокие материальные затраты и меньшая прочность фундамента.

Так же ростверки могут быть высокими и низкими.

Высокие ростверки располагаются на незначительной высоте от земной поверхности и передают все создаваемые нагрузки исключительно на сваи.

Низкие ростверки более удачный вариант, т.к. они создаются на почве. Снимается небольшой слой грунта (до 30 см), создается дренажный слой, выставляется опалубка и заливается бетонный раствор. Таким образом, низкие ростверки передают часть нагрузок на грунт, снижая нагрузки на сваи и тем самым обеспечивая запас прочности всего фундамента. Низкие ростверки представляют собой свайно-ленточный фундамент, о создании которого мы поговорим чуть ниже.

2.1. Где нужно использовать свайный фундамент?

Свайный фундамент применим как в промышленном, так в гражданском и частном строительстве. Суть его заключается в том, что в качестве фундамента здесь выступают заглубленные в грунт сваи, связанные сверху между собой либо железобетонными балками, либо плитами. Эта связывающая часть называется ростверком. Давайте рассмотрим - когда целесообразно применять технологию свайного фундамента?
Таких ситуаций несколько:
1. Здание возводится на слабых грунтах: плывуны, растительные грунты (торф, илы и т.д.), глины и суглинки в текучепластичном состоянии, лёссовидные и сильно пучинистые грунты.
2. Глубина промерзания превышает полтора метра.
3. Расчетная ширина ленточного фундамента получается более полутора метра.
4. Возведение здания по каркасной технологии (тогда его колонны снизу целесообразнее подпереть сваями).

На сложных и разнородных грунтах эффективным решением может быть свайный фундамент, гораздо менее трудоёмкий по сравнению с ленточными и плитными. Обычно свайный фундамент выполняют из забивных или набивных свай. Забивные сваи - это армированные железобетонные стержни большой длины и различного сечения. Они изготавливаются индустриальным способом. Набивные сваи - это металлические или асбестоцементные трубы. Внутри труб прокладывается арматура и заливается бетон. Сваи располагают под внешними стенами и перегородками дома по аналогии со столбчатыми фундаментами. По верху свай устраивают ростверк.

Сваи погружаются в грунт на глубину значительно ниже глубины промерзания, где силы бокового трения незамерзающего слоя грунта превышают силу трения от вспучиваемого слоя. Сцепление с грунтом удерживает сваи от «выдёргивания». Свайный фундамент не требует земляных работ, сваи достаточно дёшевы. Но свайный фундамент имеет существенный недостаток - очень высокая стоимость установки. Для забивания свай или бурения шурфов для набивных свай необходимо применять тяжёлую технику. Это сводит на нет всю экономию на материалах.

Фундаменты на винтовых сваях в последнее время стали в буквальном смысле слова незаменимыми в загородном строительстве. Их многочисленные и очевидные преимущества перед другими видами фундаментов делают фундаменты на винтовых сваях востребованными и широко применяемыми. И преимущества действительно весомые:

• Винтовые сваи дают возможность строить здания на склонах, обводненных и торфяных грунтах, а также вблизи больших деревьев.

• Свайный фундамент не нуждается в проведении земляных работ, которые очень трудозатратны и требуют привлечения спецтехники.

• Фундамент на винтовых сваях одинаково легко можно возводить на неровном участке с большим количеством невыкорчеванных пней и на ухоженном аккуратном газоне.

• Свайный фундамент можно монтировать вручную, не привлекая спецтехнику.

• Сроки установки фундамента значительно сокращаются - свайно-винтовой фундамент строится за 1-3 дня в зависимости от условий местности и требований к будущему дому.

• По сравнению с другими типами фундаментов винтовой фундамент почти вполовину экономичнее - его возведение обойдется на 30-60% дешевле возведения других фундаментов.

• Трудозатраты на монтаж свайного фундамента невелики - для качественного монтажа потребуются всего 3-4 человека.

• При невысокой стоимости винтовых свай они являются долговечными - заводская гарантия на них в зависимости от вида свай дается на 70-100 лет.

• Работы по возведению фундамента и дальнейшему строительству можно успешно проводить вблизи подземных коммуникаций или в сложных условиях плотной городской застройки.

• К готовому зданию можно без труда пристраивать новые помещения.

• Строительство можно проводить даже зимой - на качестве фундамента это никак не скажется.

• Фундамент на винтовых сваях намного легче и дешевле ремонтировать, чем любой иной тип фундамента.

• Свайный фундамент способствует хорошей вентиляции подвала и препятствует гниению дерева, из которого построен дом.

• Ранее использованные для постройки временных сооружений винтовые сваи можно будет в дальнейшем вывинтить и использовать для строительства фундамента повторно.

Как видите, по сравнению со всеми известными на сегодня типами фундаментов фундамент на винтовых сваях обладает рядом серьезных преимуществ. Именно поэтому свайный фундамент завоевывает все большую популярность у владельцев загородных участков и профессиональных строителей.

Свайные фундаменты целесообразно возводить при неравномерно деформируемых, слабых основаниях. Различают сваи-стойки и висячие сваи. Требуемую длину определяют специальным расчетом, но обычно для малоэтажного строительства она не превышает 4-6 м. Сваи-стойки прорезают верхние слабые слои и передают нагрузку на более прочные материковые слои грунта. Висячие сваи передают нагрузку в основном за счет сил трения между ними и уплотненным грунтом. Сверху сваи объединяют монолитными балками, так называемыми ростверками. Разновидностью свайных фундаментов являются винтовые сваи, которые ввинчивают в грунт наподобие шурупов.

Свайный фундамент позволяет возводить здания на нестабильных грунтах, на склонах. При правильном расчёте фундамента и соблюдении технологии строительства они практически не дают усадки и очень долговечны. Из недостатков в строительстве на таком фундаменте можно назвать необходимость использования специальной строительной техники. Технология свайного фундамента может разительно отличаться в зависимости от материала, из которого изготовлены сваи и по способу их установки.

2.2. Достоинства и преимущества свайного фундамента.

Достоинство свайного фундамента заключается в следующем:

• Более низкий расход материалов, чем у остальных фундаментов

• Простота возведения фундамента

• Долговечность фундамента

• Подходит для наиболее сложных природных условий

• Возможность создания в любую погоду

• Применяется как для легких построек, так и для многоэтажных зданий

Такое основание выполняется преимущественно в тех случаях, когда в верхней зоне строительной площадки располагаются слабые грунты и требуется передать нагрузку от здания на более плотные породы, залегающие на некоторой (иногда значительной) глубине.

В современном строительстве свайные фундаменты довольно востребованы, так как обладают повышенной несущей способностью и сравнительно экономичны из-за малого объема земляных работ. Особенно хороши они при возведении деревянных, каркасных и щитовых зданий, но применяются также и при строительстве заборов и различных небольших строений (беседок, бань, веранд).

Прежде всего, необходимо отметить: тип фундамента не выбирают исходя главным образом из критерия экономичности и дешевизны. В данном случае на первом месте должен стоять аспект обеспечения его максимальной надежности и соответствия его характеристик особенностям грунта на участке строительства, а также специфике самого будущего строения.

Вообще выбор и возведение основания - наиболее ответственный этап любого строительства. От того, будут ли соблюдаться все технологии и насколько качественными окажутся используемые материалы, будет во многом зависеть надежность строения в целом. Таким образом, цена на фундамент - разумеется, очень важный аспект, однако не решающий.

Чаще всего в частном строительстве используется бетонный заглубленный фундамент, гарантирующий высокую надежность и долговечность в случае, если необходимы цокольные этажи, а также, когда грунт не относится к разряду сложных. Это сравнительно дорогое решение, которое потребует также и длительного времени на строительство, так как необходимо проведение сложных земляных работ и расчетов. Более дешевой альтернативой будет мелкозаглубленный ленточный фундамент. В данном случае мы экономим существенным образом, однако, отказываемся от цокольных этажей. Его также затруднительно строить на сложных грунтах, а нередко - просто невозможно.

Недорогой альтернативой всем вышеприведенным типам является крайне популярный сегодня свайный фундамент.

Чем обусловлена его популярность? Прежде всего, он отличается безусловной практичностью, долговечностью и простотой монтажа. Не в последнюю очередь следует отметить и такую его важную особенность как экономичность (отыскать иной оптимально подходящий для частного возведения универсальный современный фундамент для сложных грунтов, который будет стоить столь же дешево, очень трудно).

Доступность решения обусловлена главным образом предельной простотой конструкции, а также тем, что проведения земляных работ не требуется. Кроме того и непосредственно сам процесс монтажа винтовых свай не обусловит значительных затрат времени и сил.

Таким образом, если требуется сэкономить на постройке, но не хочется идти на компромиссы по части надежности - свайный фундамент - оптимальный выбор, отлично подходящий для любого малоэтажного строения и любой местности.

В основном предпочитают строить дома на свайном фундаменте в местах со слабым грунтом. Среди строителей он считается одним из самых надёжных оснований для зданий. Во многом он схож со столбчатым фундаментом, но технология его намного проще. При строительстве на свайном фундаменте практически отпадает потребность в земляных работах, нет необходимости рыть ямы, засыпать пазухи, делать опалубки. В последнее время они стали довольно востребованы в частном строительстве, в основном благодаря своей высокой несущей способности.

Недостатком свайных фундаментов является необходимость применения специального сваебойного оборудования. Чтобы предотвратить просачивание влаги из земли в стены и для защиты их от сырости, необходимо выводить фундаменты выше уровня земли. Эту часть фундамента называют цоколем. Между цоколем и стеной обязательно устраивают гидроизоляцию. Для достижения архитектурной выразительности цоколь, как правило, устраивают выступающим по отношению к стене. Этого несложно добиться, поскольку фундамент обычно на 10 - 15 см шире несущих стен. На внутренний выступ фундамента удобно укладывать концы лаг при устройстве полов по лагам.

Недостатком свайного фундамента является обязательное привлечение подъемного крана и расчет свайного фундамента специалистами.

Заключение.

Обоснованием применения свайных фундаментов является их технико-экономическое сравнение с другими видами фундаментов, спроектированных с соблюдением строительных норм и правил и с учетом конкретных геологических условий, опыта и производственных возможностей местных строительных организаций.

Сравнивать необходимо не только номенклатуру элементов, но и влияние конструкций фундамента на фундаментируемою часть здания.

Так, применение свайных фундаментов для крупнопанельных жилых домов позволяет, как правило, уменьшить количество стеновых панелей цокольного этажа.

При сравнении различных вариантов необходимо принимать в расчет сроки, сезонность, трудоемкость строительства и другие сопутствующие факторы.

Преимущества свайных фундаментов нашли дополнительное подтверждение и в процессе самого строительства.

Так, на площадке прессово-рамного завода, где решено было применить фундаменты обоих типов, к монтажу конструкций каркаса здания приступили спустя 6 месяцев после устройства столбчатых фундаментов, в. то время как на участке свайных фундаментов этот срок сокращен до 1 месяца.

Выбор конструктивных решений или отдельных конструкций фундамента в соответствии с методическими рекомендациями НИИЭС следует производить путем сопоставлении технико-экономических показателей предлагаемых решений (конструкций) с показателями лучших решений либо применяемых в данном районе, либо предусмотренных в проектах, а также на основе сопоставления нескольких вариантов решений, приемлемых для данных условий строительства.

Для обеспечения сравнимости вариантов необходимо, чтобы они были рассчитаны на одинаковые полезные, ветровые и снеговые нагрузки и запроектированы в соответствии с действующими СНиПами и техническими условиями для одних и тех же климатических, сейсмических и грунтовых условий и условий эксплуатации.

В результате технико-экономического сравнения вариантов различных типов фундаментов определяют следующие показатели их экономической эффективности

стоимость нулевого цикле или здания в зависимости от условий сравнимости - по существующим сметным нормам с учетом накладных расходов, удорожания работ в зимнее время и плановых накоплений и строительстве;

капитальные вложения, состоящие из затрат на организацию производства сборных железобетонных элементов (сваи, ростверки, сборные блоки, панели и др.) и затрат на исходное сырье для изготовления этих конструкций и деталей. Приведенные удельные капиталовложения принимают в рублях;

расход материалов, определяемый по объемам работ, подсчитанным по чертежам, с учетом отходов при изготовлении конструкций и потерь при хранении (принимается по нормам расходов материалов). К основным видам материалов, подлежащих подсчету, относятся бетон, железобетон, арматура;

объем земляных работ (выемка и обратная засыпка), определяемый применительно к категории грунта по классификации сметных норм;

затраты труда на изготовление основных конструкций и деталей (сваи, ростверки, балки ростверка, сборные блоки, рандбалки и др.) и на возведение фундаментов. Трудоемкость изготовления конструкций определяют по методике Гипротиса (серия 2-27-III), а трудоемкость по устройству фундаментов - по ЕНиР. Затраты труда рабочих, обслуживающих основные машины, включаются в общие показатели по затратам труда;

экономическая эффективнссть капиталовложений по вариантам технического решения, определяемая в соответствии с СН 423-71 путем расчета стоимости материалов и конструкций, затрат труда и заработной платы, затрат по эксплуатации машин, капитальных вложений в основные производственные фонды строительной организации, капитальных впожений в производство строительных материалов и конструкций на 1 фундамент, себестоимости строительно-монтажных работ н исходных данных для расчета на 1 фундамент.

При выборе оптимальных решений свайных фундаментов следует базироваться на технико-экономическом сопоставлении вариантов свайных фундаментов, если инженерно-геологические условия и местный опыт строительства не предопределяют заранее наиболее эффективный тип сваи, а также и случаях, когда одним и тем же условиям соответствуют несколько разных типов свай.

Вывод.

Был проведен сбор и детальный анализ российских и зарубежных теоретических литературных данных, посвященный свайным фундаментам. В результате, я подтвердил актуальность своей исследовательской работы, ответил на поставленные задачи, тем самым подтвердил цель работы.

Условия применения свайного фундамента следующие:

• Водонасыщенные почвы с высоким уровнем грунтовых вод

• Пучащие почвы

• Рыхлые болотные почвы

• «Плавающие» почвы

• Почвы слабой устойчивости

Другими словами можно сказать, что свайный фундамент подходит для почв со сложными горно-геологическими условиями.

В современном строительстве свайные фундаменты довольно востребованы, так как обладают повышенной несущей способностью и сравнительно экономичны из-за малого объема земляных работ. Особенно хороши они при возведении деревянных, каркасных и щитовых зданий, но применяются также и при строительстве заборов и различных небольших строений (беседок, бань, веранд).

Список литературы

1. Временные указания по проектированию и устройству микросвайных фундаментов для малопагруженных зданий на лессовых просадочных грунтах. ВРСН 2-74. Ростов-на-Дону, 2009.

2. Временные указания по проектированию и устройству свай-колонн одноэтажных производственных зданий. ВСН 6-71, М" 2008,

3. Временные указания по устройству коротких буронабивных бетонных и бутобетонных свай для малоэтажных сельских зданий. ВСН 5-71. М., 2011.

4. Временные указания по устройству коротких грунтобетонных свай для малоэтажных сельских зданий. ВСН 4-71. М., 2010.

5. Временные указания по проектированию и устройству виброштампованных свай. ВТУ 170-67. Киев, 2009.

6. Временные указания по производству работ при устройстве фундаментов из коротких набивных свай с лучевидной уширенной пятой. Куйбышев, 2011.

7. Г а н и ч е в И. А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. М" Стройиздат, 2009,.

8. Г о л у б о в Л. А. Фундаменты из свай-оболочек для высоких зданий в сейсмических районах. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 2011, № 4.

9. Г р у т м а и М. С. Свайные фундаменты. Киев, «Будвелышк», 2010.

10. Железобетонные сваи для строительства на вечномерзлых грунтах. Типовые конструкции и детали зданий и сооружений. Серия 1.011-3 м, выпуск 1, 2. Фундамент проект. Свердловский филиал ЦИТП, 2012.

И. Железобетонные полые круглые сваи и сваи-оболочки. Типовые конструкцией детали зданий и сооружений. Серия 1.011-5. Фундамент проект и др. Свердловский филиал ЦИТП, 2011.

12. Железобетонные сваи-колонны для сельскохозяйственных зданий. Типовые конструкции и детали зданий и сооружений. Серия 1.821-1, выпуск]. ЦНИИЭП-сельстрой. М., ЦИТП, .

13. Ж У к о в Н. В. Пути технического прогресса сельского фундаментострое-ния. «Основания, фундаменты и механика грунтов», , № 1.

J4. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве. СН 423-71. М., Стройиздат,

15. Кузьменко Г., Ш и ш к о Г. Застосувания коротких паль.

16. Кузьменко Г., Шиш ко Г. Фундаменты!.

17. Методические рекомендации по технико-экономической оценке проектных решений промышленных зданий и сооружений., НИИЗС. М., 2009.

18. Набойчеико В., Матвеев 6. Фундамента

19. Рекомендации по применению фундаментов из пирамидальных свай. НИИОСП. М., Стройиздат, 2009.

20. Рекомендации по применению свай различных конструкций.. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1973, № 5.

21. Руководство по проектированию свайных фундаментов. М., Стройиздат, 197].

22. Руководство по проектированию свайных фундаментов на подрабатываемых территориях. М., 2010.

23. Руководство по проектированию свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых на просадочных грунтах. М., Стройиздат, 2012,

24. Руководство по проектированию и устройству фундаментов мачт и башен линий связи из винтовых свай. М" Стройиздат, 2011.

Заметки.