Свайно ленточный фундамент своими руками пошаговая инструкция: пошаговая инструкция, описание технологии, цены

Содержание

пошаговая инструкция, виды, плюсы и минусы

Строительство дома из пеноблоков или газобетона предполагает выбор наиболее приемлемого вида основания. Свайно-ленточный фундамент как раз и является одним из оптимальных решений для сооружений из вышеуказанных материалов. Такой фундамент крепок, прочен, делается быстро и легко.

Строительство жилья из пеноблоков и газобетона обходится намного дешевле дома из кирпича. Сроки возведения конструкции из пористого материала также значительно меньше. В этом его плюсы.

Факторы для выбора фундамента

На выбор основания влияет множество факторов. В первую очередь это обусловлено свойствами самого дома, выполненного из пеноблоков.  Это относительно небольшой вес дома, характеристики грунта под строительство, глубина его промерзания, наличие подвального помещения. В расчет берется все, учитываются минусы и плюсы.

Калькулятор расчета стоимости

Для чего необходимо подробнее рассмотреть все значимые факторы:

  • Важность характеристик грунта. Перед возведением конструкции из пеноблоков следует определить вид почвы, ее особенности. По причине дороговизны проведения специалистами геологических исследований, сделать эти работы можно самостоятельно. Применив бур и получив скважины глубиной около 2,5 метров, следует взять пробы для определения их состава. Полученный результат облегчит выбор фундамента.
  • Необходимо брать в расчет глубину промерзания грунта. Она зависит от конкретной местности.
  • Значимое влияние оказывает уровень грунтовых вод. Его близость к поверхности вынуждает делать монолитный фундамент.
  • Если жилье из газобетона предполагает наличие подвального помещения, то необходимо сделать свайно-ленточное основание.
  • Сроки возведения жилья также влияют на выбор его фундамента.

Если строительство жилья из газобетона (пеноблоков) проводится на местности со сложным рельефом или на обводненном грунте, наиболее приемлемым считается свайно-ленточный вариант. Плюсы его в том, что он прекрасно противостоит пучению и сезонным подвижкам грунта.

В основе конструкции такого основания бетонная лента (ростверк), расположенная на вбитых в землю сваях. Технология создания основания довольно проста. Свайно-ленточный фундамент своими руками обойдется гораздо дешевле работы строителей по его возведению. Более того, он менее материальнозатратен, чем его заглубленный аналог.

Тематический материал:

Свайно-ленточные основания по характеру опор разделяют на виды: винтовые и буронабивные. Винтовые представляют собой трубу из металла с лопастями на заостренном конце. Лопасти дают возможность закрутить трубу в почву.

Это можно сделать, применив специальный ворот. Винтовые опоры углубляют ниже слоя промерзания. Они очень удобны для строительства. Основные их минусы – это высокие цены.

Свайный фундамент в разрезе

Пошаговое возведение фундамента

В основе создания свайно-ленточного основания лежит пошаговая инструкция:

  1. Первоначально производится разметка. Она аналогична разметке под ленточный фундамент. По периметру строения убирается травянистый слой. 
  2. В углах будущего здания вбиваются прутья, между которыми натягивают шнур. Им отмечены границы внутреннего и внешнего контура будущего основания.
  3. После этого определяются места под сваи. Расчет количества опор под ростверк производится исходя из нагрузки на одну штуку. Этот вес варьирует в диапазоне 800 – 1600 кг, в зависимости от почвы на участке под строительство. Расчет общей нагрузки производится с запасом на 30 %.
  4. Далее пошаговая инструкция предусматривает проведение земляных работ в виде рытья котлована под ленту. Глубина его зависит от особенности почвы на участке. Когда котлован вырыт, на его дне, в местах расположения свай, готовят отверстия. Их глубина должна быть на полметра больше зоны промерзания, что придаст фундаменту наибольшую надежность, несмотря на то-что он мелкозаглубленный.
  5. Под сваи используют металлические трубы. Вместо них можно применить асбоцементные. В отверстия, предназначенные для опор, насыпают песок. Слой его составляет около 30 сантиметров. Стены отверстий гидроизолируют рубероидом. Песок на дне является важной составляющей. Благодаря ему, фундамент будет надежно защищен от влаги. 
  6. Следующий этап – армирование внутренней части сваи. Рифленые пруты, не менее 3 штук на каждую опору, вставляются внутрь трубы. Их концы должны возвышаться над траншеей на расстоянии около 20 сантиметров. Для большей надежности некоторые мастера применяют дополнительное армирование, которое делается каркасным образом. Для этого арматура сгибается кольцами по диаметру трубы. Кольца связываются между собой проволокой. Между ними выдерживается расстояние около 1 метра. К кольцам привязывают 3 длинных рифленых прута. После этого полученный каркас помещают внутрь трубы. 
  7. Затем пошаговая инструкция предусматривает заливку подвижным бетоном в пропорции 1:6 внутренней части опоры. После заполнения трубы на 30 см, ее приподнимают на 20 см, чтобы раствор под опорой вытек и образовал подушку. В процессе дальнейшей заливки опоры, длинным шомполом бетон протыкают, чтобы выпустить из него весь воздух. Впоследствии заливка ленты производится таким же бетоном. Чтобы исключить пустоты из раствора, в него добавляют пластификатор;
  8. Армирование ростверка производят прутом, диаметр которого не менее 8 мм. Учитывая расчет нагрузки, его укладка проходит в трех направлениях. Тем самым образуется трехмерная сетка. Там, где арматура пересекается между собой, ее связывают проволокой. Обязательным является соединение прутьев ростверка и опор. Такое армирование способствует большей прочности конструкции. В этом его плюсы. 
  9. Подготовительными работами для создания ленты является возведение опалубки. Если почва неустойчива, опалубку монтируют прямо в траншее. На твердом грунте деревянный каркас устанавливают на край траншеи. Для обустройства опалубки используют брус, гвозди и проволоку. Брус набивается на несколько досок. После того как щиты смонтированы в опалубку, их стягивают проволокой. 
    Для придания гладкости внешней стороне фундамента, и для того чтобы вода не впитывалась в деревянные щиты, изнутри их обтягивают полиэтиленом. Высота опалубки должна немного превышать уровень будущего цоколя.
  10. Благоразумным будет в заливочный раствор добавить гравий. Смесь для ленты принято заливать с трамбовкой. Если есть возможность, раствор уплотняют вибратором. Заливка должна быть разбита на этапы: необходимо лить раствор слоями в 20 сантиметров. По окончании верх основания выравнивается. 
  11. После полного затвердевания бетона, опалубку снимают, приступая к гидроизоляции фундамента и его утеплению. Для жилья из пеноблоков или газобетона это важно, поскольку намокший бетон может разрушить основание здания. Технология предусматривает применение битумных, полимерных мастик, рулонных материалов (рубероид, пленки). Перед этим поверхность фундамента грунтуется специальным раствором, затем покрывается антисептиком.
  12. Утепление основания постройки из газобетона позволит создать стабильный теплый микроклимат. Различные виды современных материалов, а также современные технологии позволяют поддерживать в подвальном помещении плюсовую температуру даже в лютые морозы.

Такие материалы, как полистирол помогают решить проблему утепления. Плиты из него крепятся специальным клеем.

Фундамент для сауны или бани

На участке, где есть дом из пеноблоков (газобетона) целесообразно построить баню. Возведение которой также начинается с обустройства основания. Различные виды фундамента – свайный, ленточный, монолитный – дают повод все рассчитать, предусмотреть возможные минусы и выбрать подходящий вариант.

Предварительно следует учесть материал для постройки бани. Если конструкция будет тяжеловесной, то необходим заглубленный фундамент. Выполнить его устройство можно одной плитой. Минусы такого основания заключаются в большом расходе материалов.

В расчет следует взять и характер грунта под укладку. Неплохим решением будет возвести свайно-ленточное основание своими руками. Технология его укладки аналогична возведению фундамента для жилья из пеноблоков.

Прежде чем браться за его устройство, следует сделать приблизительный расчет всех строительных материалов. Причем расчет нужно делать с небольшим запасом. Чрезмерно большие излишки ударят по семейному бюджету, а нехватка материала может затормозить стройку в самый нежелательный момент.

Обустройство ограждения

Когда подходят к завершению этапы строительства жилья и бани, хозяева думают о возведении забора. Ранее он был не нужен, чтобы не загромождать пути подвоза стройматериалов к объекту. Но к концу строительных работ необходимость в его создании возникает.

Устройство забора требует не только правильного выбора материала для его постройки, но и создание надежного фундамента. Выполнить его можно даже при отсутствии строительных навыков. Главное – точный расчет и понимание самой техники возведения.

Перед выбором, а затем возведением основания забора, наряду с факторами, описанными ранее, необходимо учесть парусность. Это позволит избежать возможность образования изгиба ограждения.

При установке ограждения вблизи трассы или железной дороги, необходимо произвести расчет на прочность от возможных грунтовых деформаций и вибрационных нагрузок.

Свайно-ленточный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Одной из разновидностей монолитных оснований для построек является свайно-ленточный фундамент. Он применяется при строительстве сооружений на почвах со слабыми несущими показателями и соединяет в себе плюсы и минусы двух видов: мелкозаглубленного ленточного фундамента и свайного.

Итоговая конструкция получается прочной, надежной и способной выдержать механические нагрузки от возведенного на ней сооружения. Построить его можно и самостоятельно, соблюдая технологию работ и используя простейшее оборудование, что значительно снизит денежные затраты.

Свайно-ленточный фундамент: конструкция, сфера применения

Ленту на сваях кладут мелкозаглубленную

Ленточный фундамент на сваях – это конструкция, состоящая из мелкозаглублённого монолитного основания, опирающегося на вбитые в землю сваи. Их заглубляют ниже, чем на глубину промерзания почв по данной местности. Часто опорой им служат твердые породы. Перепады высот рельефа, рыхлые почвы – не являются преградой строительству.

Верх такого основания – ростверковый фундамент, передающий большую часть нагрузки, создаваемой сооружением, на сваи, а меньшую ее долю – на грунт. На него опираются наружные стены, перегородки. Он отличается от обычного ленточного по высоте, глубине залегания. Фундаментная лента создается способом залива бетоном.

Арматурой выполняется дополнительное усиление свай и монолитного блока.

Буронабивные сваи заливают раствором

По виду взаимодействия с грунтом установленные опоры подразделяются на сваи-стойки и висячие. Первые упираются в нижележащие твердые породы. Вторые удерживает сила трения, возникающая между их корпусом и почвой.

Для устройства фундамента применяются сваи таких разновидностей:

  • буронабивные, формирование которых происходит непосредственно во время проведения строительных работ путем заливания пробуренных скважин бетонным раствором;
  • забивные – представляют собой готовые заостренные стержни, для использования которых требуется применение спецтехники;
  • винтовые – металлические трубы с литым либо приваренным наконечником.
Буронабивные сваи подойдут для загородных коттеджей

Буронабивные опоры характеризуются наибольшей прочностью, потому что образуют единую конструкцию с ростверком.

Такое комбинированное основание служит для возведения следующих построек:

  • коттеджей;
  • малоэтажных домиков;
  • зданий, имеющих полуподвальные комнаты.

На свайном фундаменте с ростверком строительство выполняется нетяжелыми материалами:

  • деревом;
  • пеноблоком;
  • газобетоном;
  • керамическими блоками;
  • разнообразными каркасными панелями.
Винтовые сваи можно закрутить своим руками

Можно создать винтовой фундамент своими руками и из буронабивных свай.

Процесс можно осуществить, используя лишь ручные инструменты.

Это объясняет популярность этих видов опор в индивидуальном строительстве.

Данное комбинированное основание строится быстрее простого ленточного, меньше его по затратам приблизительно на 30%. При этом не требуется выкапывать глубокие траншеи и применять сложную технику, но перед началом строительства в любом случае требуется производить расчеты.

Достоинства и недостатки комбинированного основания

Комбинированные основания соединяют в себе достоинства и недостатки обоих типов

Достоинства ленточно-свайного фундамента, как и его недостатки, определяются тем, что данный вид соединяет в себе особенности монолитных оснований ленточного и свайного типов.

Основным индикатором для использования является то, что после дождей влага остается на поверхности, либо в верхней части грунта.

Таблица – Положительные и отрицательные свойства комбинированного фундамента ленточно-свайного типа

ДостоинстваНедостатки
1цена ниже стоимости полностью ленточного монолитного основаниятребуется проводить предварительные точные расчеты
2более быстрый монтаж по сравнению с нимограничены нагрузки на основание величиной несущей способности опор и железобетонной ленты
3возможность все работы выполнить без применения специальной техники своими рукамине предусматривается обустройство полноценного помещения подвального типа
4доступность используемых стройматериалов-

Фундамент имеет широкий спектр преимуществ на пучинистых, неустойчивых, рыхлых почвах, перекрывающий все недостатки. Хорошо подходит для возведения газобетонных облегченных построек.

Предварительный расчет и необходимые материалы

Строительство свайно-ленточного типа фундамента рекомендуется начинать с проведения предварительных расчетов. Зачем их делать? А затем, чтобы избежать проблем после возведения постройки.

По ходу их выполнения требуется определить необходимое число свай, их диаметр, глубину заложения и ширину монолитной ленты основания, способствующую равномерному распределению нагрузки.

Проведение вычислений предпочтительно доверить специалистам, имеющим соответствующий опыт работ. От правильности расчетов напрямую зависит срок эксплуатации возводимого сооружения.

В подсчетах учитываются:

  • нагрузка на сооружение, создаваемая ветром;
  • этажность, габариты будущего здания;
  • характеристики применяемых в строительстве материалов;
  • геологические характеристики почвы. Подробнее о возведеннии данного фундамента, смотрите в этом видео:

Перед тем, как сделать ленточный фундамент для дома из газобетона или другого легкого материала, требуется запастись инструментом и материалами, указанными в таблице.

МатериалыИнструменты
1песок либо гравийлопаты: штыковая, совковая
2полиэтиленовая пленка или рубероиднабор земляных буров
3антисептические, грунтовочные, гидроизолирующие составыбетономешалка или емкость для ручного перемешивания раствора
4трубы из металла или асбестоцементаболгарка
5арматураперфоратор

Все требуемые расчеты можно выполнить и самостоятельно, используя приблизительные методики. Они приводятся в специальной литературе.

Инструкция по самостоятельному возведению фундамента

Для выполнения ленточной части фундамента необходимо смонтировать опалубку

Чтобы сделать свайно-ленточный фундамент своими руками, потребуется пошаговая инструкция. Все работы выполняются в указанном в ней порядке последовательно друг за другом.

Применяемая для создания из буронабивных свай фундамента технология состоит из таких этапов:

  • выполнение предварительных расчетов;
  • подготовка участка под застройку: уборка мусора, снятие травянистого слоя и выравнивание (по возможности)
  • проведение разметки под стены и перегородки;
  • выкапывание под фундаментную ленту траншеи по линиям отметки, глубиной не более 0,5 м и создание на ее дне песчаного либо гравийного слоя;
  • бурение скважин под сваи делается на глубину, большую отметки промерзания (на 0,5 м) с шагом 1-2 м, а диаметром на 15 см большим свайного;
  • в них засыпается песчаная подушка (15-20 см), после чего она утрамбовывается;
  • устанавливаются трубы (металлические или асбестоцементные), заливается бетон;
  • пока он не схватился – опоры выравнивают по уровню;
  • после застывания устанавливают каркас из арматуры, доходящий по высоте до верха бетонного фундамента;
  • с помощью саморезов и гвоздей собирают герметичную деревянную опалубку;
  • вся конструкция заливается бетоном, утрамбовывается, верх фундамента выравнивается;
  • определенное время ожидают застывания бетонного раствора;
  • после чего грунтуют поверхность, делают гидроизоляцию, утепление основания. Подробнее о расчетах смотрите в этом видео:
Арматура для свай вяжется отдельно

Армирование выполняется металлическими прутками 8-16 мм в поперечнике, укладываемыми сеткой по 3-м направлениям. Точки пересечения увязываются вязальной проволокой.

Выступающие элементы опалубки должны быть обращены наружу.

Углы ее скрепляются при помощи брусков. Вся конструкция укрепляется подкосами и стяжкой.

Раствор замешивается в пропорции: 1 доля цемента (500 марки) на 5 частей песка с добавлением пластификатора.

Сооружение от воздействия осадков накрывают полиэтиленовой пленкой. Время высыхания бетона зависит от климатических условий местности и варьируется в широком диапазоне. Если температура воздуха высокая, следует избегать пересыхания бетона путем периодического увлажнения его водой.

Свайный фундамент для дома из газобетона (дерева, каркасных конструкций) можно создать самостоятельно, следуя изложенной технологии, что сэкономит деньги и поспособствует приобретению нового опыта.

Рабочие нюансы

Вместо песчаной подушки можно использовать мелкий гравий

Возводя свайный фундамент своими руками по пошаговой инструкции, приведенной выше, следует учитывать определенные нюансы. Их соблюдение помогает избегать мелких, а иногда и крупных проблем. Они повышают качество конечного сооружения. Вот основные рекомендации:

  • вместо песка в качестве подушки можно использовать мелкий гравий;
  • опалубка снаружи смазывается битумом, на который наклеивается рубероид;
  • сама железобетонная лента делается шириной от 30 до 40 см, высотой – до 0,7 м в зависимости от расчетной нагрузки;
  • для соединения прутьев каркаса лучше использовать сварку;
  • когда опалубка установлена от земли, тогда целесообразно создать слой подсыпки из песка, убираемый через 10 дней;
  • в жару бетонное основание увлажняют первую неделю.

Несоблюдение технологии может привести к ряду негативных последствий. Они способствуют значительному сокращению срока службы здания и даже к внезапному растрескиванию его стен.

Свайно-ленточный (ростверковый) фундамент для дома – это вариант, применяемый на пучинистых грунтах, неустойчивых к воздействию нагрузок со стороны построек. Подробнее о нюансах возведения ленты на сваях смотрите в этом видео:

Правильное проведение строительных работ – гарантия того, что основа получится устойчивой и прослужит долгое время. Хорошо подходит такой фундамент под дом из газобетона и других легких материалов. Возможность возведения основания своими руками и отсутствие требований к рельефу рабочей площадки делают данный вид основания незаменимым в ряде случаев.

Свайно-ленточный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Свайно ленточный фундамент – это самый проверенный и популярный среди всех видов оснований. Изначально специалисты для таких целей строительства использовали изготовленные вручную бревна. Это требовало больших физических усилий и не всегда получалось идеально. На сегодняшний день изменились не только материалы, но и техники возведения. В нашей статье мы поближе ознакомимся с данным видом фундамента и узнаем все о процессе заливке его бетоном.

Определение данного вида основания

Ленточный фундамент на сваях – это устойчивая и надежная композиция, которая предусматривает установку лент на свайное основание, что создает единый монолит

Ленточный фундамент на сваях – это устойчивая и надежная композиция, которая предусматривает установку лент на свайное основание, что создает единый монолит. Обычно монтируется при строительстве массивных малоэтажных зданий.

Соединение свайного и ленточного устройства и есть свайно ленточный фундамент. Он считается одним из оптимальных вариантов для строительства на участках со сложной почвой. В основе такой конструкции лежит подошва на песчаной подушке, в которую устанавливаются различные по сечению и форме сваи. Ленты же занимаются распределением нагрузки между ними. Такая схема спасает здание от разрушительных влияний непостоянства грунта. В данной системе имеется железобетонный элемент, который может монтироваться на различной глубине.

Внимание! Не забывайте о том, что данная постройка на пучиннистых почвах предусматривает установку ленты выше нулевой отметки.

Особенности и отличительные черты

Ленточный фундамент со сваями – это рациональный выход при слабой почве на участке

Ленточный фундамент со сваями – это рациональный выход при слабой почве на участке. Идеальным он будет для территорий возле рек и озер. Этажность должна не быть больше двух, чтоб давление было оптимальным для конструкции. Особенность, которая выделяет данное основание, заключается в непотребности проведения земляных работ. На этот факт влияют черты конструкции.

Сфера применения и особенности конструкции

Данные конструкции монтируются в достаточно не легких инженерных и геологических условиях

Данные конструкции монтируются в достаточно не легких инженерных и геологических условиях. Справится такой фундамент даже с насыщенными водным ресурсом почвами. Данная структура основания помогает сэкономить денежные средства на исследовании и разработки земельного покрытия. Применяются не только в гражданском строительстве, но и при возведении промышленных объектов.

Разнообразие конструктивных деталей зависит от таких показателей:

  • Вид сваи;
  • Метод погружения свай;
  • Конструкция ростверка;
  • Месторасположение свайного элемента.

Конструктивно устройство имеет две основные составляющие:

  • Лента, которая монтируется по всему периметру;
  • Сваи, которые отвечают за прочность постройки.

Свай выглядит как стержень, достаточной длины, который монтируется в почву. Существуют такие виды по способу погружения:

Рекомендуем к прочтению:

  • При помощи техники – это заостренные с одного конца детали, которые изготавливаются на заводе;
  • Виды, изготовленные самостоятельно – могут выполняться с различного материала и иметь всевозможную форму.

Еще одна важная деталь фундамента – это ростверк. Это такая конструкция строительного назначения, которая работает в соединительной системе и предназначена для перенаправления давления в район свая.

Ростверки бывают:

  • Монолитные;
  • Сборные;
  • Монолитно-сборные.

Внимание! Для строительства частного дома идеальным вариантом будет монолитный или сборный ростверк из железобетонного материала.

Свайно ленточный фундамент может монтироваться на таких грунтах:

  • Суглинистые;
  • Лессовидные;
  • Песчано-глинистые;
  • Плаунные;
  • Растительные.

Данный вид основания применяется при выполнении таких архитектурных задач:

  • Постройка малоэтажного помещения;
  • Возведение коттеджных зданий;
  • Объекты, которые предусматривают наличие подвального или цокольного этажа.

Материалы для строительства

Чтобы выполнить свайно ленточный фундамент своими руками потребуются материалы и инструменты

Чтобы выполнить свайно ленточный фундамент своими руками нам пригодятся такие материалы:

  • Строительная лопата;
  • Песок или гравий;
  • Пленка из полиэтилена;
  • Буровая система;
  • Трубы из металла или асбестоцемента;
  • Каркас арматуры;
  • Бруски;
  • Гвозди;
  • Различные саморезы и дюбеля;
  • Раствор грунтовки;
  • Гидроизоляционные материалы;
  • Антисептик;
  • Утеплительные материалы.

Делаем правильный фундамент

Строительные работы мы обязательно должны начинать с составления эскиза здания

Большое количество видео материалов и литературы, в которых описана пошаговая инструкция, описывают начальный этап работ с отметок. Но, это неверно. Строительные работы  мы обязательно должны начинать с составления  эскиза здания, а уже потом приступать к установке разметок для свай. Также, следует учитывать следующие параметры:

  • Выбор материалов для возведения объекта;
  • Расчет максимальной точки веса;
  • Уровень максимальной нагрузки на почву. Это необходимо делать с учетом сезонных движений грунта.
  • Определение с ростверком. Например, для зданий массивных габаритов выбирается ленточный тип.
  • Подбор диаметра и вида свай. А вот здесь инструкция тоже очень часто заблуждается, так как советует делать расчет по готовой формуле. Но запомните, что для каждого участка она будет иметь свои отличительные черты.

Делаем расчет фундамента

Для того чтоб сделать рациональный расчет, нужно определиться с характеристиками свай, типом армирования и гидроизоляции

Совершить правильный подсчет по пошаговым инструкциям, которые вы возьмете из специализированной литературы или видео урока аматора, очень сложно. Это трудный процесс и лучше доверить его профессионалам. При исключении возможных ошибок, можно сберечь не только денежные средства, но и продлить жизненный цикл здания.

Рекомендуем к прочтению:

Для того чтоб сделать рациональный расчет, необходимо владеть такой информацией:

  • Геологические итоги исследования, которые включают данные о структуре почвы, уровне грунтовых вод и промерзания земли и особенности рельефной карты;
  • Смету и проект;
  • Предположительные данные о нагрузке на фундамент;
  • Размеры планируемой площади для строительных работ;
  • Кризисный план возможных земельных деформаций;
  • Данные о габаритах основания из лент.

Внимание! Плюс ко всему вышеперечисленному нужно определиться с характеристиками свай, типом армирования и гидроизоляции.

Этапы строительных работ

Если вы решили сделать свайно ленточный фундамент своими руками, вам необходимо вам пригодится эта пошаговая инструкция действий

Если вы решили сделать свайно ленточный фундамент своими руками, вам необходимо вам пригодится эта пошаговая инструкция действий:

  • Наносим разметки и готовим траншеи, которые должны иметь толщину не больше полуметра. Периметр фундамента отмечается по нормам проекта.
  • Определяем место для размещения свай и производим бурение.
  • Далее выполняем гидроизоляцию. Это один из важнейших процессов для прочности здания.
  • Создаем песочную подушку в 30 см;
  • Производим армирование свай прутьями из металла;
  • Выполняем заливку растворам из бетона всех скважин для свай;
  • Делаем опалубку для лент и тоже заливаем бетоном.

Внимание! Если вы не можете сами выполнить заливку, то лучше наймите для этого специалистов.

Все о заливке фундамента

Самым лучшим материалом для выполнения заливки, считается портландцемент М 200 – М 500

Самым лучшим материалом для выполнения заливки, считается портландцемент М 200 – М 500.

Существуют некоторые правила для получения самого высокого результата от данных работ. Пошаговая их исполнительность приветствуется:

  • Необходимо использовать цемент не ниже марки М 200;
  • Делать раствор предпочтительнее средней плотности;
  • Заливка выполняется с наименьшим временным интервалом для всех скважин;
  • После ее окончания можно выполнять армирование;
  • Лучше сначала залить несущие элементы и оставить высыхать на два дня;
  • После этого можно выполнить заливку для ростверка, также одновременно.

Внимание! Для автоматизации работ рекомендуем использовать несколько машин для замеса бетона.

  • После бетонирования ростверк необходимо оставить сохнуть на три дня.

Внимание! После окончания процесса заливки всех составляющих, проверьте горизонтальность и вертикальность постройки.

Нюансы при выполнении работ

Создавая данный вид фундамента, выбор технологии, играет главную роль

При выполнении данных работ возможно появление таких нюансов, без которых выполнить заливку будет невозможно:

  • Сперва, заливаем сваи, а только потом можно приступить к территории фундамента из лент;
  • Арматура должна быть залита полностью;
  • Густота раствора должна быть средней консистенции;
  • Выполнять заливку основания запрещается в сырую погоду, потому, что фундамент потеряет проценты прочности.

Итак, создавая данный вид фундамента, выбор технологии, играет главную роль. Не советуем применять тип свай с наполнителем, такое можно позволить в основании из лент. Помните, что только соответствие всем нормам строительства и правильном составе раствора реально построить прочное и устойчивое сооружение.

Свайно ленточный фундамент своими руками пошаговая инструкция. Калькулятор расчета стоимости

Свайно ленточный фундамент своими руками пошаговая инструкция. Калькулятор расчета стоимости

Для чего необходимо подробнее рассмотреть все значимые факторы:

  • Важность характеристик грунта. Перед возведением конструкции из пеноблоков следует определить вид почвы, ее особенности. По причине дороговизны проведения специалистами геологических исследований, сделать эти работы можно самостоятельно. Применив бур и получив скважины глубиной около 2,5 метров, следует взять пробы для определения их состава. Полученный результат облегчит выбор фундамента.
  • Необходимо брать в расчет глубину промерзания грунта. Она зависит от конкретной местности.
  • Значимое влияние оказывает уровень грунтовых вод. Его близость к поверхности вынуждает делать монолитный фундамент.
  • Если жилье из газобетона предполагает наличие подвального помещения, то необходимо сделать свайно-ленточное основание.
  • Сроки возведения жилья также влияют на выбор его фундамента.

Если строительство жилья из газобетона (пеноблоков) проводится на местности со сложным рельефом или на обводненном грунте, наиболее приемлемым считается свайно-ленточный вариант. Плюсы его в том, что он прекрасно противостоит пучению и сезонным подвижкам грунта.

В основе конструкции такого основания бетонная лента (ростверк), расположенная на вбитых в землю сваях. Технология создания основания довольно проста. Свайно-ленточный фундамент своими руками обойдется гораздо дешевле работы строителей по его возведению. Более того, он менее материальнозатратен, чем его заглубленный аналог.

Тематический материал :

  • Фундамент из покрышек
  • Инструкция по возведению ленточного фундамента

Свайно-ленточные основания по характеру опор разделяют на виды: винтовые и буронабивные. Винтовые представляют собой трубу из металла с лопастями на заостренном конце. Лопасти дают возможность закрутить трубу в почву.

Это можно сделать, применив специальный ворот. Винтовые опоры углубляют ниже слоя промерзания. Они очень удобны для строительства. Основные их минусы – это высокие цены.

Свайно ленточный фундамент расчет. Виды

На картинке показано устройство свайно-ленточного фундамента с применением буронабивных свай

Свайно-ленточный фундамент является комбинированным, и в связи с этим существую разные методики и виды исполнения свайных конструкций и ленточной основы:
  • Винтовые – считаются самыми надежными и прочными. Они ввинчиваются в землю на необходимую глубину, благодаря специальной резьбе увеличивается прочность сцепления грунта со сваями;
  • Буронабивные – это один из часто используемых методов, так как применим практически для всех типов построек, и не требует усиления опоры по всей площади. Сначала под сваи роется скважина определенного диаметра, с учетом всех необходимых требований, затем скважина заливается бетонным раствором. При необходимости осуществляется обсадка стенок при помощи, например, стальной трубы;
  • Забивные – для этого метода используется специальная техника, так как необходимо сваи забивать в грунт.

Классификация фундаментов не ограничиваются только видами свай и методами их погружения, также существуют различные способы соединения их с ростверком, в данном случае, с ленточным основанием.

Ростверк является верхней частью сваи, которая помогает соединить все несущие конструкции друг с другом. Ленточный ростверк представляет собой сваи, равномерно расположенные по периметру сооружения. Ленточный ростверк на свайном фундаменте считается одним из самых надежных и имеет большой срок эксплуатации. Его устанавливают для наилучшего распределения нагрузки будущей постройки на все сваи. Для качественного возведения такого фундамент необходим грамотный расчет устройства всей конструкции:

  • стандарт расположения свай через 1 — 1,5 метра;
  • глубина установки не более 2 метров над замлей, при этом должно выступать 2 – 3 метра сваи.

К расчету ростверка стоит подойти более тщательно, так именно он определяет прочность всего фундамента:

  • Высота ростверка не должна быть менее 25 см;
  • Ширина рассчитывается исходя из ширины цоколя или же по толщине внешней стены, но не менее 40 см;
  • изгиб ростверка рассчитывается отдельно с использование сложной формулы. С этими расчетами рекомендуется обращаться к профессионалам.

Для деревянных домов и небольших каменных чаще используется мелкозаглубленный ленточный фундамент. Большую популярность он заслужил за свою недорогую стоимость. При этом закладывается он на слабопучинистых грунтах в глубину около 50 – 70 см.

Свайно-ленточный фундамент на склоне представляет собой достаточно удобную конструкцию, позволяющую сохранить первоначальный ландшафт на своем участке. В данном случае сваи закапываются в землю вертикально либо с определенным уклоном, объединенные сверху ростверками. Внешне сваи могут быть полностью находиться в земле, либо же частично выступать над поверхностью.

Свайно ростверковый фундамент под кирпичный дом. Характеристики фундамента на сваях

Строительство фундамента дома на сваях подходит для тех местностей, грунт которых является сложным. Осуществлять строительство лучше всего на почвах, имеющих следующий состав:

Выбрав, какой фундамент лучше для кирпичного дома для определенной местности, можно приступать к монтажу винтовых свай и обустройству основания с ростверком. Построить фундамент можно на любой другой почве, которая имеет повышенную влажность. Кирпичный дом на винтовых сваях обладает различными преимуществами, среди которых можно выделить:

  • строительство позволяет обеспечить необходимую высоту дома в соответствии со спроектированным уровнем;
  • срок эксплуатации достигает 100 лет;
  • проект кирпичного дома на свайном фундаменте позволяет сэкономить около 45% финансовых ресурсов, выделенных под строительство;
  • простота свайно-винтовой конструкции;
  • небольшая трудозатратность земляных работ, позволяющая нанять 4 человека, а не брать в аренду специализированную технику;
  • выбранный для установки фундамента участок может иметь камни либо корни деревьев, которые не будут мешать выполнению монтажа.

Обустройство ленточного фундамента под кирпичный дом, в отличие от строения на сваях, не требует возведения многоэтажной конструкции, которая должна возвышаться над землей. Технология монтажа фундамента под кирпичный дом сходна с процессом обустройства других видов фундамента. Здесь необходимо знать, как рассчитать все параметры конструкции.

Главное — определить точность нагрузки на каждый опорный элемент, иначе могут образоваться трещины, произойти частичный обвал, усадка либо разрушение строения. Правильно рассчитанный фундамент не будет претерпевать каких-либо изменений в процессе эксплуатации.

Армирование свайно ленточного фундамента. Армирование свайного фундамента

Свайный фундамент распространен не так широко, но тоже встречается нередко. Армирование фундамента из свай имеет свои интересные особенности. Армирование свайного фундамента необходимо в двух случаях:

  • при создании ростверка;
  • при обустройстве буронабивных свай .

Армирование винтовых оснований не выполняется, так как и забивных железобетонных свай , которые уже с завода идут укрепленными и полностью готовыми к эксплуатации.

Армирование буронабивных свай

Пример армирования буронабивных свай

Сначала обратимся к армированию свай буронабивного типа. А начнем разбор, выполняя расчет всех необходимых материалов и подобрав рабочее оборудование.

Расчет и необходимое оборудование

Выполняя расчет арматуры, которая потребуется для армирования буронабивных свай, необходимо выполнять, основываясь на проектной высоте и диаметре сваи.

Для примера произведем расчет металлической или стеклопластиковой арматуры , необходимой для армирования фундамента из шестнадцати буронабивных свай, расстояние между которыми условно составляет 200 см, высота одной сваи – 200 см., а диаметр – 20 см.

Для армирования сваи высотой в 2 метра нам понадобятся прутья арматуры высотой в 2.35 м. 200 см из которых уйдут на подземную колонну, а 35 сантиметров – на соединения сваи и балок ростверка. Согласно требованиями СНиП, на одну буронабивную колонну должно использоваться четыре прутка арматуры, которые соединяются в один каркас.

Исходя из вышеуказанных данных, выполняем расчет: на одну буронабивную сваю уйдет 4 * 2.35 = 9.4 метра рифлёной арматуры диаметром 10 мм. Общая длина арматуры, которая уйдет на фундамент составляет: 16 * 9.4 = 150,4 метра.

Также необходимо выполнить расчет вязальной проволоки, либо арматуры гладкой арматуры маленького диаметра, посредством которой прутья будут соединяться в один каркас. Существует два отвечающих требованиям СНиП способы выполнения арматурного каркаса – соединения посредством сварки, и с помощью вязальной проволоки.

Лучше всего делать это своими руками с помощью вязальной проволоки и крючка для вязки арматуры , так как такое соединения придаст каркасу большую прочность и устойчивость к динамичным нагрузкам.

Арматурная сетка на специальных подставках

Арматурный каркас для сваи будет соединяться в трех местах, при этом на одно соединение уйдет 3.14 * 20 = 62.8 см вязальной проволоки, а на три соединения 1.9 метра. Исходя из этого, делаем расчет общего количества необходимой вязальной проволоки: 1.9 *16 = 30.4 метра.

Если вы планируете выполнять армирование подошвы уширения сваи, то количество рифлёной арматуры необходимо увеличить на 10-15%, так как дополнительная длина прутьев потребуется на придание каркасу L-образной формы.

Никакое дополнительное оборудование для армирования буронабивных свай не требуется, все действия выполняются своими руками. Вам понадобятся лишь стандартное оборудование для обустройства буронабивного фундамента с ростверком – лопата, бур, бетономешалка, ведра, либо тачка, для транспортировки бетона.

Особенности процесса армирования

В первую очередь выполняется бурение скважины под сваю, и, в случае обустройства подошвы уширения, придание ей конической формы. Далее, в скважину погружается обсадная труба (существуют способы существенно сэкономить на этом этапе – например, использование скрученного своими руками рубероида в качестве обсадки сваи).

Далее, связанная в один каркас арматура погружается в скважину и фиксируется, после чего выполняется заливка скважины бетоном.

Для придания буронабивной свае большей прочности, рекомендуется позаботиться об уплотнении бетона, для этого применяются специальные вибрационные машины, но своими руками это можно сделать посредством штыкования.

Комбинированный свайно ленточный фундамент. Свайно-ленточный фундамент: конструкция, сфера применения

Ленту на сваях кладут мелкозаглубленную

Ленточный фундамент на сваях – это конструкция, состоящая из мелкозаглублённого монолитного основания, опирающегося на вбитые в землю сваи. Их заглубляют ниже, чем на глубину промерзания почв по данной местности. Часто опорой им служат твердые породы. Перепады высот рельефа, рыхлые почвы – не являются преградой строительству.

Верх такого основания — ростверковый фундамент, передающий большую часть нагрузки, создаваемой сооружением, на сваи, а меньшую ее долю – на грунт. На него опираются наружные стены, перегородки. Он отличается от обычного ленточного по высоте, глубине залегания. Фундаментная лента создается способом залива бетоном.

Арматурой выполняется дополнительное усиление свай и монолитного блока.

Буронабивные сваи заливают раствором

По виду взаимодействия с грунтом установленные опоры подразделяются на сваи-стойки и висячие. Первые упираются в нижележащие твердые породы. Вторые удерживает сила трения, возникающая между их корпусом и почвой.

Для устройства фундамента применяются сваи таких разновидностей:

  • буронабивные, формирование которых происходит непосредственно во время проведения строительных работ путем заливания пробуренных скважин бетонным раствором;
  • забивные – представляют собой готовые заостренные стержни, для использования которых требуется применение спецтехники;
  • винтовые – металлические трубы с литым либо приваренным наконечником.

Буронабивные сваи подойдут для загородных коттеджей

Буронабивные опоры характеризуются наибольшей прочностью, потому что образуют единую конструкцию с ростверком.

Такое комбинированное основание служит для возведения следующих построек:

  • коттеджей;
  • малоэтажных домиков;
  • зданий, имеющих полуподвальные комнаты.

На свайном фундаменте с ростверком строительство выполняется нетяжелыми материалами:

  • деревом;
  • пеноблоком;
  • газобетоном;
  • керамическими блоками;
  • разнообразными каркасными панелями.

Винтовые сваи можно закрутить своим руками

Можно создать винтовой фундамент своими руками и из буронабивных свай.

Процесс можно осуществить, используя лишь ручные инструменты.

Это объясняет популярность этих видов опор в индивидуальном строительстве.

Данное комбинированное основание строится быстрее простого ленточного, меньше его по затратам приблизительно на 30%. При этом не требуется выкапывать глубокие траншеи и применять сложную технику, но перед началом строительства в любом случае требуется производить расчеты.

Правильный свайно ростверковый фундамент. Свайно-ростверковый фундамент: конструктивные особенности и технология монтажных работ

Для строительства зданий жилого и промышленного назначения используется фундамент различных видов, но особого внимания заслуживает свайно-ростверковая конструкция. Ее обычно выбирают в тех случаях, когда на земельном участке наблюдаются резкие перепады рельефа, пучинистый и слабый грунт. Хорошо подходит этот тип основания и для застроек местностей, расположенных в зоне вечной мерзлоты.

Технические характеристики

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой железобетонное, деревянное или стальное основание, залитое бетоном, в котором все элементы соединены в единую конструкцию. Его устройство может быть как с монолитным видом закладки (перекрытое плитой), так и выстроенное с помощью висячей ростверки. Висячий фундамент характеризуется открытым зазором между поверхностью почвы и ростверком, его необходимо дополнительно утеплять и накрывать гидроизоляцией. Что же касается монолитного варианта, то он формируется из бетонного каркаса, в котором высота платформ выравнивается сваями разной длины.

Так как во время укладки основания используются сваи, заглубленные в грунт между несущим слоем и нижним уровнем промерзания, то распределить нагрузку здания между ними сложно. Поэтому часто свайно-ростверковый фундамент выполняется сборным из швеллера и бруса. Все опоры такой конструкции крепятся в узел с помощью специальных лент и бетона. Стоит заметить, что комбинация ростверка и свай придает несущему основанию надежность и устойчивость.

В зависимости от того, какой закладывается фундамент (деревянный, металлический, бетонный или железобетонный), основание под застройку приобретает разные технические характеристики. Согласно предписаниям СНиП, допускается строительство конструкций с низкими и высокими ростверками, которые располагают выше уровня земли. Их обычно делают из металлических труб большого сечения или из бетона. При этом изготавливать ростверки из бетона намного сложнее, так как необходимо точно рассчитывать место заливки ленты от почвы.

Главной особенностью фундамента считается то, что ростверки, входящие в его устройство, отлично выдерживают неравномерные нагрузки, обеспечивая основанию жесткое сопряжение. Ростверки перераспределяют нагрузку, в результате чего на сваи передается уже «выровненный» вес здания, и постройка защищается от образования трещин в стенах.

Предназначение

В отличие от других видов оснований, свайно-ростверковый фундамент идеально распределяет несущие нагрузки от строений на грунт, поэтому выбирая его, можно быть уверенным, что новое здание надежно прослужит не один десяток лет и будет защищено не только от резких перепадов температуры, но и от сейсмической активности. Подобные конструкции широко применяются как для общественного, так и для индивидуального строительства. Особенно хорошо подходят для участков, расположенных на склоне с пучинистой вечномерзлой почвой и сложным рельефом.

Кроме этого, такие фундаменты рекомендуются:

  • для постройки кирпичного дома;
  • в каркасном строительстве;
  • для сооружений из газосиликатных блоков;
  • на почвах с повышенной плотностью;
  • при высоком размещении грунтовых вод;
  • на нестабильной почве с плывунами.

Свайно-ростверковая конструкция позволяет также настилать полы непосредственно по грунту без выполнения дополнительного выравнивания поверхности и заливки глубокой ленты, так как установленные различной высоты сваи компенсируют все неровности, устраняя перепад высот. Можно использовать такой фундамент и при строительстве зданий с весом, превышающим 350 тонн, – он получится намного надежнее и экономичнее, чем ленточное или плиточное основание. Но в этом случае придется в проект заложить повышенный коэффициент запаса прочности, который должен составлять не 1,2, как обычно, а 1,4.

Достоинства и недостатки

Свайно-ростверковый фундамент является единой системой, состоящей из ростверка и опор.

Благодаря наличию в конструкции бетонной основы, укрепленной армированными элементами, основание выступает надежной опорой для зданий и характеризуется некоторыми преимуществами.

  • Высокая экономическая выгода. Установка не требует больших финансовых затрат, так как земельные работы сводятся к минимуму.
  • Устойчивость. Большая несущая способность дает возможность возводить многоэтажные здания с использованием в их отделке тяжелых строительных материалов.
  • Расширенный охват строительства. По сравнению с другими видами фундаментов застройки территорий можно выполнять на любых типах грунта, которые не подходят для закладки традиционных оснований. Трудная геометрия ландшафта, косогоры и склоны не являются преградой для работ.
  • Возможность формирования набивных свай отдельно от ростверка. Благодаря этому нюансу бетонная смесь значительно экономится. Кроме этого, можно использовать как готовый, так и самостоятельно приготовленный раствор.

Видео свайно ленточный фундамент своими силами

Свайно-ленточный фундамент

Многим известны положительные стороны ленточного и свайного фундамента. Эти типы основания считаются одними из лучших. Например, ленточное основание долговечное и надежное, способное выдерживать большие нагрузки. А вот свайный фундамент прост в изготовлении, на его устройство потребуется минимум материалов, времени и усилий. Многие теряются в том, что же лучше. Но, существует универсальный вариант – свайно-ленточный фундамент.

Что это? Чем он лучше своих аналогов? Как соорудить его своими руками? Если вас интересуют эти вопросы, то мы полностью ответим на них.

Знакомство со свайно-ленточным фундаментом

Как же выглядит такая совмещенная конструкция. Можно сказать, что часть над грунтом (ростверк) ничем не изменилась. Внешне лента такая же: все части проходят под каждой стеной, а сама конструкция может быть монолитной железобетонной или же сборной из плит и блоков. А вот нижняя часть фундамента другая.

За ее основу взята конструкция свайного фундамента. В глубине грунта находятся сваи, которые и принимают нагрузку от всего здания. Ростверк располагается на этих сваях, распределяя всю нагрузку на них, и лишь небольшую часть на подстилающий грунт. Устройство такого свайно-ленточного фундамента вы можете увидеть на схеме внизу.

Получается, что нижняя часть фундамента сделана из свай, а верхняя – из монолитной ленты. Такая технология была впервые использована в Финляндии. Особенностью тех регионов является то, что их дома чаще всего делаются из дерева. Соответственно, они легкие. Поэтому в идеале такой тип основания подходит для легких деревянных конструкций. При строительстве массивных кирпичных домов нужно выполнять серьезные расчеты, которые лучше доверить профессионалу. В видео вы можете узнать некоторые нюансы расчета.

Схема работы может быть выполнена в двух типах:

  1. Технология висячих свай, которые будут удержан на месте за счет силы трения между грунтом и наружной поверхностью сваи. Это можно сравнить с гвоздем, вбитым в доску.
  2. Сваи-стойки, которые будут опираться на нижний слой грунта.

О том, как сделать свайно-ленточный фундамент для дома своими руками, мы поговорим дальше. Примечательно, что такой тип фундамента подходит для слабого или насыщенного водой типа грунта. А что более важно, вы можете устраивать свайно-ленточное основание на грунте с небольшим уклоном. Хотя все кажется сложным, но это не совсем так. Вся работы выполняется быстро, даже без тяжелой техники. Вы сможете все сделать своими руками. Вот почему фундамент так популярен. А в чем еще его положительные стороны?

Преимущества свайно-ленточного основания

Первое, на что обращают внимание при устройстве того или иного фундамента, это его плюсы и минусы. Ведь именно они характеризуют основание. Чем же так хорош свайно-ленточный тип?

Плюсы:

  1. На устройство ленточного фундамента уходит до 50% всех средств, затраченных на строительство дома. Что касается этого варианта, то он значительно дешевле, ввиду того, что в земле будут находиться сваи, а не монолитная лента. Только ростверк будет сделан единой конструкцией.
  2. Трудозатраты на устройство фундамента намного меньше. Да и времени вы потратите меньше. В нашем случае не нужно рыть большой котлован.
  3. Всю работу вы сможете выполнить самостоятельно, не прибегая к помощи специальной техники.
  4. Неважно, какой рельеф имеет ваш участок. Свайно-ленточное основание можно возводить на сложных грунтах.
  5. Основание хорошо переносит сезонное движение грунта и его пучение.
  6. Долговечность и надежность, если придерживаться технологии устройства.

Минусы:

  1. Отсутствие возможность соорудить под домом погреб или подвал.
  2. Не подходит для массивных домов.

Вот почему многие владельцы хотят иметь именно этот фундамент. За небольшую цену и несколько дней можно получить качественное основание, которое простоит много лет. Как? Давайте узнаем.

Свайно-ленточный фундамент своими руками пошаговая инструкция

Теперь мы в теории рассмотрим, как можно сделать такой фундамент под свой дом. Процесс несложный, но требующий внимательности, тщательного выполнения плана и определенных навыков. Да и без сторонней помощи не обойтись. Итак, процесс сооружения свайно-ленточного фундамента будет заключаться в следующих этапах:

  1. Подготовительные работы: уборка участка, разметка и копка котлована.
  2. Установка свай.
  3. Армирование и заливка.
  4. Сооружение опалубки для ростверка и армирование
  5. Заливка свайно-ленточного фундамента.

Давайте рассмотрим все пошагово, детальней углубившись в процесс.

Шаг 1 – делаем разметку

После того как вы выполнили работы по очистке участка, его нужно разметить. Несмотря на простое название, этот шаг устройства фундамента довольно ответственный. Легким его тоже назвать сложно. Такая разметка будет служить подспорьем для дальнейшей конструкции. От нее зависит, будет ли основание геометрически ровным. Разметка – ориентир, которого нужно придерживаться.

В чем ваша задача? Ориентируясь на план основания, следует перенести чертеж с рисунка на землю. Причем важно соблюсти все размеры. Разметка будет указывать размещение ленты на земле. Для этой цели вам понадобятся такие инструменты и материалы:

  • колышки;
  • леска или веревка;
  • молоток;
  • рулетка;
  • нивелир.

Как именно выглядит разметка видно на этом фото.

Затем нужно наметить места, где будут установлены сваи фундамента. Их расчет нужно сделать заранее, еще на этапе проектировки основания. Все зависит от веса здания. Если взять примерные цифры, то на одну опору может приходиться от 800 до 1600 кг (все зависит от почвы). Рассчитывая общую нагрузку, делают запас в 30%.

Совет! Опоры в обязательном порядке устанавливаются на углах здания!

После всего следует вырыть траншею под ленту фундамента. В отличие от ленточного фундамента, она не будет глубокой. Все зависит от почвы. Иногда слой грунта вообще можно не снимать, делая ростверк над почвой. Стенки котлована и дно тщательно выравниваются и трамбуются. На дно засыпают подложку из песка и трамбуют ее.

Шаг 2 – устанавливаем сваи

Теперь настало время в намеченных под сваи местах вырыть отверстия. Глубина зависит от многих факторов, среди которых глубина промерзания грунта (копать ниже на 30–40 см), а также уровень грунтовых вод и масса здания. Бурение можно выполнять как ручным механическим, так и электрическим инструментом.

Когда все отверстия сделаны, на дно засыпается небольшой слой песка 10–20 см. Все трамбуется. Такая подложка защитит фундамент от воды. После чего в отверстия следует установить сваи. Они могут быть металлические или асбестоцементные. Стенки скважины защищают рубероидом.

Обратите внимание! Все сваи нужно установить по уровню.

Шаг 3 – армирование и заливка

Для этого вам понадобятся прутья арматуры. Армирование делается внутри свай. На одну опору потребуется три прута, установленных в виде треугольника. Важно, чтобы концы прутьев возвышались на 20 см от конца трубы. Чтобы усилить армирование, некоторые делают цельный каркас из прутков.

Осталось приготовить бетонный раствор, в пропорции 1:6 и залить сваи. Когда вы наполнили трубу на 25–30 см, поднимите ее на 20 см, чтобы раствор снизу растекся. Так, создастся прочная подушка. Выполняя заливку, бетон уплотняют штыкованием.

Шаг 4 – опалубка для ростверка и армирование

Нужна съемная опалубка, которую можно сделать из обычных досок. Они сбиваются вместе и укрепляются укосинами и стяжками. Если вы работаете с неустойчивой почвой, то начинать делать опалубку нужно в траншее. Если же грунт нормальный, опалубка делается сверху, по краям котлована. Для работы вам нужны доски, брусья, гвозди и молоток. Высота опалубки определяет высоту цоколя здания.

Совет! Внутреннюю сторону опалубки фундамента можно обшить полиэтиленовой пленкой.

Что касается армирования, то потребуется арматура Ø8 или 10 мм. Из нее делают сетку, скручивая элементы металлической проволокой. Для большей прочности арматура из свай и ростверка соединяется.

Шаг 5 – заливка свайно-ленточного фундамента

Дело осталось за малым. Строительство свайно-ленточного фундамента подходит к завершению. Осталось приготовить бетонный раствор и залить опалубку. В идеале выполнять работу за один раз. Вот почему вам не обойтись без посторонней помощи.

Тогда лента будет монолитной. По мере заливки бетон нужно уплотнить, а в конце выровнять вер основания. Из этого видео вы поймете, как именно выполняются работы.

Заключение

Вот и все, ваш фундамент готов. Осталось снять опалубку после засыхания бетона и выполнить гидроизоляцию. На такой фундамент можно закладывать первые венцы стен. 

пошаговая инструкция по монтажу, устройство, технология, необходимая высота ростверка

Традиционный ленточный фундамент превосходно выполняет свои задачи, будучи построен на достаточно плотных и устойчивых грунтах.

В более сложных условиях требуются другие опорные конструкции, способные создавать прочное основание на проблемных или вовсе неустойчивых почвах.

Оптимальным вариантом становятся сваи, которые способны опираться на глубинные плотные слои, проходя сквозь поверхностные неустойчивые напластования и практически не образуя с ними конструкционной связи.

Такое решение проблемы позволяет получить неподвижный и надежный фундамент, сэкономить деньги и, зачастую, время.

Рассмотрим один из наиболее удачных вариантов — свайно-ростверковый тип.

Содержание статьи

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой систему вертикальных опор (свай), жестко связанных общим наружным несущим поясом (фото ниже).

Сваи опираются на плотные слои грунта, а ростверк несет стены дома, равномерно распределяет нагрузку и передает ее на систему свай.

Такой тип фундамента имеет массу конструкционных вариантов, может выдерживать нагрузки разного типа и эксплуатироваться в самых сложных условиях. Могут быть использованы разные типы и материал свай, ростверк может представлять собой простейшую опорную линию или мощную железобетоную ленту.

Различные комбинации этих элементов дают возможность создания фундамента с необходимыми параметрами, оптимальным образом подходящего к имеющимся нагрузкам, условиям эксплуатации и гидрогеологии участка.

ВАЖНО!

Наличие ростверка характерно для любого типа свайного фундамента, поэтому их все можно относить к этой обширной группе.

Существующие виды

Виды свайных фундаментов различают по типу свай.

Бывают:

  • Сваи-стойки. Они погружаются в грунт до появления жесткого контакта с плотными грунтовыми слоями. Образуют самую прочную опорную конструкцию и способны нести здания любого веса и этажности.
  • Висячие сваи. Несущая способность этих опор зависит от силы трения на боковых стенках и от прочности грунтовой подушки под наконечником, образующейся при погружении. Такая конструкция удобна при слишком глубоком залегании плотных слоев грунта, но способна внезапно изменять свои параметры вследствие изменений уровня грунтовых вод или прочих процессов.

Материалом для изготовления свай служат:

  • Древесина. Самый древний и традиционный материал, обладающий массой недостатков. С появлением других, более устойчивых и прочных видов, деревянные сваи практически исчезли из арсенала строителей, хотя кое-где еще используются (в частном строительстве, для возведения вспомогательных построек).
  • Металл. Забивные сваи специально не выпускаются, в этой роли используют отрезки рельс, швеллеров или двутавров подходящего размера. Винтовые сваи изготавливаются полностью готовыми к использованию. Специфика металла не позволяет получить долговечные опоры из-за коррозии, вызванной электрохимическими процессами и наличием блуждающих токов.
  • Железобетон. Наиболее распространенный тип свай. Самыми прочными являются забивные, изготавливаемые по специальной технологии с использованием напряженной арматуры. Буронабивные сваи отливают из бетона прямо на площадке, что удобно, снижает транспортные расходы и общий уровень использования строительной техники, но значительно увеличивает срок изготовления из-за необходимости выдержки бетона для набора конструкционной прочности.

Существует три основных разновидности свайных фундаментов:

  • На забивных сваях. Погружение стволов производится специальными машинами. Процесс не занимает много времени, опоры получаются прочными и надежными. Недостатком является невозможность производства работ рядом с эксплуатируемыми постройками из-за подвижек грунта, происходящих при погружении.
  • На буронабивных сваях. Этот тип свай удобен тем, что не требует транспортировки, разгрузки, использования подъемной техники. В заранее подготовленную скважину опускают гильзу (род опалубки, изготовленной из рубероида или пластиковой трубы подходящего диаметра), устанавливают арматурный каркас и заливают бетон. Все операции могут быть выполнены самостоятельно, но потребуется достаточно длинный период выдержки свай для застывания бетона.
  • На винтовых сваях. Они изготавливаются из стальных труб с толщиной стенок не менее 4 мм. В нижней части имеется сварной или литой заостренный наконечник и спиралевидные режущие лопасти. Погружение винтовых свай напоминает процесс завинчивания шурупа — лопасти обеспечивают погружение, острый наконечник раздвигает или раскалывает встречающиеся преграды. Винтовые сваи могут быть установлены вручную, при необходимости их извлекают и вновь используют в других местах. Срок эксплуатации зависит только от интенсивности коррозии.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Все свайные основания не могут быть созданы на скальных или крупнообломочных породах.

Типы ростверков в зависимости от расположения

В зависимости от глубины погружения существует три типа конструкции ростверка:

  • Заглубленный. Представляет собой полный аналог заглубленного ленточного основания. Погружается на глубину ниже уровня промерзания, чтобы исключить нагрузки пучения, направленные вертикально вверх.При этом, развитая боковая поверхность стенки испытывает максимальные величины боковых нагрузок, что необходимо учитывать при проектировании. На сложных или обводненных грунтах не используется из-за отсутствия технологических условий производства отливки бетона.
  • Мелкозаглубленный. Представляет собой наиболее распространенный вариант конструкции свайно-ленточного фундамента, где лента погружается на небольшую (40-70 см) глубину. Этот вариант гораздо экономичнее, чем заглубленный, поскольку не требует такого серьезного объема земляных работ.
  • Незаглубленный. В этом случае ростверк устанавливается над дневной поверхностью грунта, образуя зазор определенной высоты. Вариант используется на грунтах, не позволяющих выполнять объемные земляные работы — обводненных, чрезмерно рыхлых, имеющих склонность к пучению или сезонным подвижкам.

ВАЖНО!

Некоторые специалисты принципиально разделяют свайно-ленточные и свайно-ростверковые опорные конструкции из-за наличия или отсутствия погружения ленты в грунт. Другие объединяют их в одну группу, поскольку общая конструкция у тех и других практически не отличается.

Варианты использования

Существует несколько вариантов использования материала для ростверка:

  • Древесина. Применяют либо цельный брус 150:200 или 200:200 мм, либо пачку из обрезной доски 50:200, собранную в 3 или 4 слоя. Полученная балка обладает высокими несущими способностями, ее просто обрабатывать и монтировать. Стоимость древесины относительно невысока, поэтому ростверк подобного типа является оптимальным вариантом для домов, не имеющих большого веса (древесина, газобетон, пенобетон).
  • Металл. Этот тип ростверка позволяет получить прочное основание, жестко соединенное с оголовками свай. В результате получается прочная конструкция, время монтажа которой самое маленькое, а результат очень надежен. В качестве балок используют швеллер, двутавр или рельс, крепление к верхушкам свай производят на сварку. Чаще всего применяют в сочетании с винтовыми сваями.
  • Железобетон. Этот вид ростверка строится по обычной технологии отливки монолитной ленты (плитка перекрытия). Единственное отличие возникает из-за наличия воздушного зазор между грунтом и нижней частью основания. Кроме того, арматура свай должна быть жестко связана с армпоясом ленты, образуя монолитную опорную конструкцию. Эта процедура образует мощное и жесткое основание, устойчивое ко всем видам нагрузок. Недостатком является длительный срок застывания бетона, останавливающий работы на месяц.

Его необходимая высота

Высота ростверка напрямую связана с материалом стен дома. Если планируется строительство кирпичного (бетонного, шлакоблочного) дома, то минимальной высотой считается 15-20 см над уровнем грунта. Для деревянных домов высота ростверка должна быть несколько увеличена и составлять около 40-60 см.

Это обеспечит необходимую изгибную жесткость, позволит отделить древесину от источников влаги снизу.

Имеется в виду снеговой покров, высота которого также должна учитываться. Если в регионе зимы очень снежные с большой высотой сугробов, необходимо рассчитывать высоту ростверка, превышающую их уровень.

Глубина заложения – от чего зависит

Глубина заложения зависит от состояния грунта на участке.

Во внимание принимаются все сопутствующие факторы:

  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Наличие и объемы почвенных вод.
  • Возможность подтопления в весенний период.
  • Наличие сезонных изменений гидрогеологии, повышения или понижения степени наполнения всех водоносных пластов.

Для правильного выбора глубины нередко приходится собирать информацию в местных геологических и метеорологических подразделениях, советоваться с опытными строителями, обращаться к различным приложениям СНиП.

Необходимо учитывать, что все значения, указанные в различных источниках, являются минимальными, т.е. допускается увеличение высоты подъема, но уменьшать высоту зазора нельзя.

Устройство

Ростверк представляет собой опорную конструкцию, расположенную под всеми несущими стенами, как наружными, так и внутренними.

Он собирается в единую ленту, сборка балок в единую конструкцию выполняется по обычным технологиям, свойственным данному материалу:

  • Деревянные балки соединяют вполдерева с прокладкой стыка джутовой лентой.
  • Металлические балки приваривают к оголовкам с усилением соединений резьбовыми элементами.
  • Бетонный ростверк отливают в виде монолитного элемента, жестко соединенного со сваями общим армпоясом.

Каждая балка жестко соединена со всеми опорами, находящимися под ней. Расстояние между ними должно соответствовать величине нагрузки, превышение будет способствовать прогибу балок и деформации всех смежных элементов. Продольные соединения балок могут быть расположены только над оголовком сваи, стыковать их в пролете запрещается.

Как рассчитать монолитную основу

Расчет свайно-ростверкового фундамента выполняется опытными и грамотными специалистами.

Это сложная и ответственная инженерная задача, которая не под силу людям посторонним и не имеющим специальной подготовки (работа проводится с использованием схем и формул).

Если возможности обратиться к специалистам нет, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые дают достаточно корректный ответ в течение нескольких секунд и совершенно бесплатно.

Если по каким-либо причинам необходимо рассчитать опорную конструкцию самостоятельно, выполняют следующие действия:

  • Производится подсчет веса дома вместе с имуществом, ветровой и снеговой нагрузкой, дополнительными элементами. Этот пункт самый сложный, так как надо учесть абсолютно все факторы воздействия на фундамент со стороны постройки. Некоторые значения можно отыскать в таблицах СНиП, например — величину ветровой и снеговой нагрузки, свойственных данному региону.
  • Полученное значение умножают на коэффициент прочности конструкции. Обычно его принимают равным 1,1, но в некоторых случаях используют повышенный коэффициент — 1,2.

Величина запаса прочности актуальна только для данной конфигурации дома.

Все дополнительные элементы, отделка, мебель или пристройки будут увеличивать его вес и нагружать фундамент сверх расчетного значения.

Поэтому вполне допускается принять коэффициент прочности намного больший, чтобы избежать в будущем деформации или разрушения фундамента.

После того, как нагрузка определена, выполняется расчет количества свай.

Общий вес дома делят на величину допустимой нагрузки единицы и округляют результат до целого числа.

Допустимая нагрузка на готовые опоры указывается в паспорте изделий, для буронабивных свай ее рассчитывают самостоятельно, используя методику, указанную в СНиП или других источниках.

Пошаговая инструкция по монтажу своими руками

Рассмотрим порядок действий по монтажу железобетонного ростверка, расположенного на высоте 30 см над уровнем грунта (один из наиболее сложных вариантов).

Порядок действий:

Подготовка

Производится очистка и планировка участка (если это необходимо). Удаляют все посторонние предметы, растения и прочие помехи.

С помощью колышков производят разметку участка. Для забивных свай она заключается в установке одного колышка на оси опор, для буронабивных отмечаются линии внешнего и внутреннего периметра. Также для них необходимо предварительное бурение скважин, которое производится по результатам пробного бурения.

Оно определяет глубину залегания плотных слоев грунта и производится в любом случае, так как дает возможность определить длину стволов.

Установка свай

Забивка свай производится с помощью специальных машин.

Необходимо составить схему погружения, чтобы готовые сваи не отсекли точки установки следующих опор.

Обычно установку производят по спирали или змейкой, последовательно переходя от одной точки к другой.

Для буронабивных свай производят гильзование скважин (погружение трубы из свернутого рубероида или куска пластиковой трубы нужного диаметра). Затем собирают и опускают в скважину армпояс, размеры которого надо выбрать так, чтобы он легко входил в отверстие.

Длина арматуры должна превышать длину скважины, чтобы впоследствии ее можно было жестко связать с армпоясом ростверка. Затем производится заполнение скважины бетоном и выдержка в течение положенного времени (28 дней).

Строительство опалубки

Для постройки опалубки не обязательно выжидать срок затвердения бетона в скважинах. Если использованы забивные сваи, то обычно выжидают около недели, чтобы ствол «обсосало» (строительный термин, обозначающий восстановление грунта и плотное прилегание к боковым стенкам).

Опалубка представляет собой род длинного деревянного лотка, внутренние размеры которого повторяют форму будущего ростверка.

Сборку производят из обрезных досок, стараясь не допустить образования щелей и промежутков.

Высота опалубки должна несколько превышать высоту ростверка. Для жесткости нижнего отдела на землю устанавливают ряд подпорок, исключающих прогиб днища опалубки. Внутренняя часть устилается полиэтиленом, препятствующим выход воды или материала из опалубки.

Создание армпояса

Арматурный каркас создается по обычной технологии — рабочие стержни с помощью гладкой вспомогательной арматуры устанавливаются в нужном положении согласно проектной схемы и общих правил.

Важным моментом является жесткое соединение арматуры свай и армпояса ленты, для которого лучше всего использовать сварку. Остальные элементы соединяют путем вязки мягкой проволокой.

Заливка бетона

Заливку бетона производят после окончательного затвердения бетона в сваях.

Это важно, так как вес железобетонного ростверка очень велик и способен деформировать не застывший бетон.

Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости. Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой.

Через 10 дней снимают опалубку, после чего выдерживают ленту до полного застывания, которое наступает через 28 дней после заливки.

Полы по грунту

Полы по грунту применяют при создании конструкции ростверка, погруженной в грунт. Если имеется воздушный зазор, создание пола по грунту становится слишком сложным, неэффективным и нецелесообразным.

Внутренняя часть ленты засыпается слоем песчаной подушки. Затем на нее укладывают слой геотекстиля и засыпают щебень, на который через дополнительный слой геотекстиля насыпают слой щебня.

Всю засыпку последовательно уплотняют, добиваясь максимально возможного результата. Затем заливают слой стяжки, на который укладывают теплоизолятор.

Поверх него вновь заливают стяжку, внутрь которой монтируют систему теплого пола.

На эту стяжку можно настилать финишное покрытие. Пирог пола получается достаточно многослойный, но он обеспечивает качественный обогрев и препятствует теплопотерям из-за контактов с грунтом.

Технология гидроизоляции

Гидроизоляцию ростверка выполняют при помощи одного из наиболее распространенных материалов:

  • Горячий битум.
  • Битумная мастика.
  • Оклейка рубероидом.
  • Нанесение пропиточных составов.

Наиболее простым и быстрым вариантом является использование битумной мастики, которая отлично выполняет свои задачи и продается в готовом к употреблению виде. Наносится валиком или кистью, обычно в один или два слоя.

Схема утепления

Для утепления используются водонепроницаемые материалы:

  • Жидкий пенополиуретан.
  • Экструдированный пенополистирол (пеноплекс).
  • Пенопласт.
  • Керамзит.
  • Пеностекло и т.д.

Наиболее удобным и эффективным вариантом считается пеноплекс, который наклеивается плотным слоем на всю поверхность ростверка, как внутреннюю, так и внешнюю.

Несколько хуже, но значительно дешевле использовать пенопласт, который также устойчив к воздействию влаги и является отличным теплоизолятором, но обладает способностью крошиться и избыточной хрупкостью.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете увидеть, как сделать свайно-ростверковую основу (армированный фундамент) своими руками, а также как происходит армирование ростверка:

Заключение

Свайно-ростверковые основания являются одним из наиболее успешных и надежных видов фундамента.

Они способны выполнять свои функции в самых сложных условиях, хорошо реагируют на изменения, позволяют строиться на самых проблемных грунтах.

В большинстве случаев строительство подобных фундаментов обходится дешевле, чем при постройке традиционной ленты.

Эти преимущества делают свайно-ростверковые основания предпочтительными среди большинства пользователей, чьи участки находятся в низинах, на подтапливаемых местностях.

Возможность самостоятельного строительства только увеличивает оценку этой технологии среди строителей, позволяя выполнять работу в удобное время и полностью соблюдать технологию.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция, видео

Фундамент – важная составляющая любого строения, от качества этой конструкции зависит срок службы сооружения, которое возведено на данном основании. Существует несколько видов оснований для капитальных строений, но в случае, когда строение возводится на почвах склонных к пучению, обустраивается основание на винтовых сваях. Перед тем как начать возведение свайной конструкции своими руками, нужно разобраться в нюансах обустройство.

Какие виды свайного фундамента существуют

Применить свайный фундамент можно при строительстве любых сооружений, как одноэтажных, так и высоток. Подобные основания не трудозатратны и по финансам стоят дешевле, особенно если речь идет о слабых почвах. Есть несколько причин, которые учитываются при возведении свайного фундамента:

  • слабые почвы, особенно верхний слой. Эти грунты при большом содержании воды, например при летних ливнях, начинают плыть, что может пагубно сказаться на строении с обычным основанием. В этом случае стоит перенести нагрузку, которую оказывает здание на почву на более твердые нижние слои почвы;
  • грунты с повышенной плотностью. В этом случает свайный фундамент сэкономит много времени и средств. Вырыть котлован на твердых почвах вручную очень сложно, поэтому придется использовать тяжелую технику. Плюс к этому искать машину для вывозки земли. Стоит отнести к расходам покупку бетона, арматуры, и материала для опалубки;
  • если ландшафт имеет сильный рельеф и обустройство ленточного фундамента предполагает большое количество земельных работ по приведению участка в состояние горизонта.

Есть несколько разновидностей фундамента на сваях:

  • свайно-винтовой;
  • свайно-ростверковый;
  • свайно-ленточный.

У каждого из этих оснований есть преимущества и минусы, о которых нужно знать перед обустройством.

Свайно-винтовой фундамент: плюсы и недостатки

Все характеристики  этой технологии хорошо изучены, так как эта технология известна не первый год – плюсы:

  • стоимость – дешевле плитного или ленточного основания;
  • не нужны земельные работы, увеличивается скорость возведения. не нужно выравнивать грунт;
  • не нарушается структура грунта;
  • отсутствие вибрационных колебаний, такие конструкции можно устанавливать даже возле архитектурных монументов;
  • возможность строительства на болотистых почвах и на берегах рек;
  • монтировать можно в любую погоду;
  • конструкцию можно использовать многократно, при необходимости;
  • минимум затрат при обустройстве, не нужна облицовка.

Свайно-винтовой фундамент — недостатки:

  • подверженность коррозии – опоры могут проржаветь при недостаточной обработке;
  • исходя из первого пункта – недолговечность;
  • невозможность возведения цоколя, или обустроить подвал под свайным фундаментом.

Свайно-ростверковый фундамент: плюсы и недостатки

Как и в других видах оснований, в этом виде фундаментов есть положительные стороны и отрицательные моменты. К положительным можно отнести:

  • обустройство на любых видах грунта;
  • высокая устойчивость;
  • большая несущая способность, легко удерживает здания с большим весом стен и кровли;
  • экономичность – можно сделать своими руками, при этом не нужно тратить большие средства на закупку раствора;
  • благодаря удовлетворительной монолитности, при усадке грунта, перекоса здания не происходит, оно оседает равномерно;
  • не нужно тщательно проводить подготовку участка;
  • хорошо проветривается нижняя часть строение, естественным путем, что предотвращает появление конденсата;
  • безопасность – во время паводка снижается риск затопления;
  • скорость возведения;
  • уменьшение сроков строительства.

Важно! При обустройстве этого вида основания, нужно точно произвести расчеты и соблюдать технологии. Если случиться, что здание будет иметь больший удельный вес, чем могут выдержать сваи, конструкция дома может разрушиться.

Недостатки:

  • невозможно обустроить это основание на каменистой почве;
  • если есть ландшафтное смещение горизонта участка – установить свайно-ростверковое основание установить очень сложно;
  • стоимость этого фундамента намного дороже, по сравнению с другими видами свайных оснований;
  • при применении этого вида фундамента нет возможности обустроить цоколь. И применить его можно только для зданий с легким и средним удельным весом;
  • ошибка в расчетах может привести к разрушению одной или нескольких сваи, и как следствие к перекосу.

Так же стоит отметить, что заказать грамотные расчеты у специалиста будут стоить не дешево, от этого и стоимость возведения основания возрастет.

Свайно-ленточный фундамент: характеристики и минусы

Распространенный вид столбчатого основания, у которого есть положительные характеристики и особенности. Преимущества:

  • возведение на сложных рельефах;
  • экономичность, можно сделать своими руками с минимальными вложениями;
  • не реагирует на подвижные почвы, при этом не бояться небольших толчков;
  • обустроить можно, применив только подручный инструмент;
  • скорость обустройства основания, и тем самым уменьшение сроков строительства.

Недостатки:

  • невозможность начать работу по обустройству не проведя геодезическое измерение;
  • каждая свая рассчитывается индивидуально, включая глубину залегания и толщину опоры;
  • невозможно обустроить цокольный этаж и подвал;
  • пространство под полом подлежит обязательному утеплению;
  • высота здания на данном основании не должна превышать трех этажей.

Пошаговое руководство по возведению свайного фундамента самостоятельно

Часто хозяева земельных участков решаются провести работы по возведению фундамента своими силами, это обусловлено тем, что стоимость возведения основания под дом с привлечением бригады профессионалов возрастает в разы. Попробуем разобрать основные моменты возведения всех видов свайных оснований.

Основные нюансы обустройства свайно-ростверкового фундамента самостоятельно – инструкция по возведению

Стоит отметить, что эта конструкция похожа на ленточный фундамент, если смотреть на нее со стороны. На самом же деле, обустраиваются бетонные армированные опоры, которые соединены между собой, ростверком – сплошным ленточным монолитом по всему периметру здания.

Основная нагрузка ложиться на сваи, которые могут быть прямоугольными или круглыми, и заглублены ниже уровня промерзания земли.

При обустройстве этого вида свайного основания нет необходимости вынимать большое количество грунта со строительной площадки, поэтому легко справиться с этой работой самостоятельно.

Обустроить свайно-ростверковый фундамент можно несколькими способами:

  • можно купить уже готовые сваи и при помощи специальной техники вдавить их глубоко в землю. Затем опоры обрезаются по одному уровню, и проводят соединение готовым ростверком. Таким образом, на каждую опору нагрузка будет распределена равномерно.
  • Можно вместо готовых опор вкопать в землю, полую, сотую, трубу, которую впоследствии залить внутрь бетон, для лучшей устойчивости. Затем обустраивается обвязка труб арматурой, монтируется опалубка, и заливается ростверк.

Важно! Прочность и устойчивость фундамента достигается благодаря ростверку, но который уже укладывается материал для возведения стен, после тщательной гидроизоляции.

Как уже понятно, ростверк можно обустроить двумя способами, и конечно для самостоятельного возведения основания, лучше выбрать второй вариант – залить бетонную ленту. Этот способ не требует привлечения дополнительной техники и рабочей силы.

В какой последовательности выполняется работа:

  • стоит сразу предусмотреть некоторое расстояние между ростверком и поверхностью почвы, чтобы при зимнем вспучивании он не пострадал;
  • разметить участок, с точным определением местоположения опор;
  • при помощи ручного или электрического бура обустроить скважины под сваи;
  • установить сваи в отверстия;
  • монтаж опалубки;
  • проведите работу по армированию будущего ростверка. Арматура должна быть полностью утоплена в бетоне, поэтому под нижний ряд армировки подкладывают небольшие брусочки;
  • не забываем обвязать арматуру вокруг опор, для прочности основания;
  • после этого можно начать послойную заливку бетона, для предотвращения появление воздушных пузырей внутри бетона.

Стоит отметить, что для этого типа фундамента, нужно выполнить сооружение отмостка, для того, чтобы влага не разрушала бетон.

Прежде чем начать строительство, нужно знать удельный вес будущего сооружения. Стоит помнить, что свайно-ростверковый фундамент не подойдет для слишком тяжелых сооружений, так как обладает низкой сопротивляемостью. Обычно такой фундамент применяют при постройке домов из газобетона, или каркасных конструкций.

Совет! Для лучшей устойчивости здания, ростверк должен быть шире, чем толщина стен.

Как обустроить свайно-ленточный фундамент самостоятельно

Этот вид основания хорошо себя показал на участках со сложным рельефом. Он состоит из свай и монолитной ленты по периметру. Возвести свайно-ленточный фундамент не сложно, посмотрев видео:

Соблюдая следующую технологию:

  • произвести разметку участка, при помощи колышков и шнуровки. По углам будущего сооружения устанавливаются колышки, соединяемые шнуровкой;
  • наметить места, где будут установлены сваи;
  • выкопать траншею под ленту;
  • на дне траншеи нужно пробурить отверстия для установки свай;
  • дно каждого отверстия засыпается гравийная подушка, с хорошим уплотнением;
  • установить опоры из асбестовых труб;
  • при помощи рубероида обустроить изоляцию каждой трубы;
  • произвести армирование каждой трубы. Для этого арматура просто устанавливается внутрь, при этом арматура должна торчать на 20 сантиметров над поверхностью земли;
  • в каждую трубу заливается бетон;
  • как только бетон в трубах схватится, можно приступать к сооружению ленты. Дно котлована прокладывается брусками, на которые укладывается сетка армирования. Стоит прочно связать арматуру для ленты, и ту, которая торчит из опор;
  • монтируется опалубка из заранее сколоченных щитов – она должна быть на 5 см выше цоколя.

Полезно знать! Для устойчивости конструкции опалубки стоит установить специальные распорки по всему периметру, как снаружи, так и изнутри.

  • Можно начинать бетонирование, периодически утрамбовывая смесь, для предотвращения пузырения.

Как только бетон застынет, нужно снять опалубку и закрыть свайный фундамент гидроизоляцией.

Для возведения этого типа фундамента нужно рассчитывать точное количество опор, как советуют строители, сваи должны, находится друг от друга на расстоянии полуметра, если здание имеет большой удельный вес. При легкой конструкции будет достаточно полутора метров.

Фундамент винтовой, инструкция по обустройству

Если вам не принципиально наличие цоколя в доме, то можно смело браться, а устройство винтового фундамента – это трубы с винтом на конце, которые можно просто вкрутить в землю. Как правильно установить сваи, можно наглядно посмотреть на видео:

Опишем основные этапы возведения:

  • производим разметку участка, и определяем, сколько свай нужно купить, для основания;
  • для бурения скважины берем бур меньшим диаметром, чем винт на опор;
  • вкручиваем сваи;

Совет! Опоры устанавливаются строго по уровню, иначе под тяжестью строения их может перекосить.

  • Если опоры слишком длинные, их нужно отпилить;
  • На опру приваривается пятка из стали, на которую следует смонтировать швеллер, или соорудить обвязку брусом, тогда не нужно будет ломать голову, как отделать свайный фундамент.

Швеллер можно закрепить при помощи болтов с клепками, или приварить к металлическим пластинам, брус крепиться на длинные анкера.

В заключение

Можно великолепно справиться самостоятельно с обустройством основания под строение, если выполнять правила сооружения и технологию. Подойдите к обустройству со всей ответственностью, не стоит торопиться, и тогда у вас все получится, тем более вы понимаете, как это сделать.

Фундамент для ремонта неисправного фундамента

Фундамент - это метод увеличения глубины фундамента или ремонта дефектного фундамента. Это может произойти, если вы планируете добавить этажи к существующей конструкции или когда фундамент поврежден.

Один из видимых признаков того, что ваше здание нуждается в подкреплении, - это видимые трещины. Здание требует подкрепления фундамента, когда трещины шире дюйма и есть некоторые признаки неисправного фундамента, особенно диагональные трещины.Разрушения фундамента также можно рассматривать как вздыбленный фундамент, потрескавшиеся или прогнутые стены и потрескавшиеся бетонные полы.

Самый распространенный метод крепления - метод заливки массой. Этот процесс требует последовательной выемки секций на заранее установленную глубину под основанием и укладки бетона на каждую яму. Повторяйте этот метод, пока вся пораженная область не будет укреплена. Существуют и другие методы и техники поддержки, которые описаны в следующих разделах.

Опора с винтовыми сваями и скобами

Основание с помощью винтовых свай и скоб обычно используется в некоторых случаях, когда традиционный процесс крепления невозможен. В некоторых зданиях может потребоваться выемка грунта на большую глубину или, возможно, невозможно использовать свайную установку, что делает его идеальным для использования метода винтовых свай и кронштейнов. Винтовые сваи и кронштейны могут быть установлены только бригадой из двух человек вручную или с помощью небольшого оборудования, такого как мини-экскаватор.

Винтовые сваи могут быть установлены в фундаменты, способные работать на растяжение и сжатие, выдерживать вертикальные и поперечные силы ветра, а также силы вибрации и сдвига. Они идеально подходят для использования с опорными кронштейнами. Затем конструкцию можно поднять обратно в горизонтальное положение, а вес фундамента перенести на систему опор и кронштейнов. Винтовые сваи имеют много преимуществ по сравнению с традиционными сваями, такими как скорость установки, низкий уровень шума и минимальная вибрация, которая может вызвать повреждение окружающей территории.

Свайно-балочный метод

Укрепление свай и балок - еще один отличный и предпочтительный метод облегчения опоры. Использование этой системы требует установки мини-сваи по обе стороны от поврежденной стены. После того, как сваи были установлены, под стеной снимается кирпичная кладка и используется железобетонная игольчатая балка для соединения свай и поддержки стены.

Уменьшение расстояния между игольчатыми балками позволяет выдерживать очень высокие нагрузки.Несущая способность нижележащих пластов будет определять количество, диаметр, глубину и шаг используемых свай. При таком способе крепления могут использоваться бурозабивные сваи или забивные сваи. Преимуществами подкладки из свай и балок являются:

  • Подходит для ограниченного доступа
  • Быстрее традиционной основы
  • Высокая грузоподъемность
  • Меньше простоев, меньше отходов и быстро завершается

Укрепление на свайном плоту

Подкрепление свайным плотом необходимо использовать, когда необходимо подкрепить всю конструкцию.Рекомендуется, когда фундамент слишком глубокий для других методов крепления фундамента или в областях, где почва настолько твердая, что небольшое оборудование не может копать на требуемую глубину. Сваи размещаются в определенных местах по условиям нагрузки; затем карманы под опорами ломаются и укрепляются игольчатые балки, которые выдерживают нагрузку на стену. Затем строится кольцевая балка, чтобы связать все иглы, и конструкция заливается бетоном. Преимущества этой системы:

  • Обеспечивает поперечные и поперечные связи по всей конструкции.
  • Экономичен на глубине более 1,5 м.
  • Нет необходимости во внешнем доступе.
  • Уменьшает нарушение работы дренажных систем.

Подсказки для подкрепления

Обычно для достижения лучших результатов этот процесс должен быть разработан или возглавлен инженером-строителем, но вот несколько советов, которые помогут вам в процессе обоснования.

  • Укрепление основания нужно начинать с углов и обработки внутрь.
  • Фундамент должен выполняться только на несущих стенах.
  • Не подкладывать под ненесущие стены.
  • Начало подкрепления под полосой опоры. Рекомендуется начинать с не менее 3 футов в длину, два фута в ширину и два фута в глубину.
  • После завершения земляных работ засыпьте полость бетоном. Бетон следует смешать, используя одну часть цемента, три части песка и шесть частей заполнителя.
  • Не забудьте использовать опалубку по краям.
  • Допускается укладка бетона не менее чем на два дня.
  • Используйте стержневой стержень, чтобы полость под существующим фундаментом была заполнена.
  • Перед загрузкой убедитесь, что бетон полностью затвердел.
  • Как только бетон наберет достаточную прочность, отломите выступающую опору.
  • Разрезать бетон по массе бетонной поверхности.
  • Засыпка и компактная. Если у вас возникли проблемы с достижением необходимого уплотнения, добавьте воды в почву из шланга.

Сколько будет стоить мой фонд?

Фундаменты - это тот элемент строительного проекта, который невозможно полностью спланировать, пока вы не начнете на месте.Условия грунта и требования различаются, и проблемы могут быть не очевидны, пока вы не начнете, а это означает, что составление бюджета на этот раздел вашей сборки будет, в лучшем случае, общим.

Большинство строителей цитируют, без дополнительной информации или инструкций, на основе так называемого ленточного фундамента с глубоким слоем . Это предполагает наличие траншеи шириной 600 мм и глубиной 1200 мм для всех внешних стен и внутренних несущих стен с минимальным уровнем утрамбованного бетона 225 мм.

Но, конечно, даже в этом простом стандарте предполагается наличие мертвой зоны и не предусматривается удаление или рассредоточение вынутого грунта.(На этой заметке вы можете сэкономить деньги, перераспределив грунт на участке для озеленения.) Как только у вас появится участок с уклоном, тогда в бетоне нужно будет создать ступеньки, а это означает опалубку для сохранения ровная поверхность бетона.

Несмотря на то, что бетон стоит дорого, многие с самого начала решают перейти на «засыпанный траншеей» фундамент, при котором котлованы засыпаются в пределах 200 мм от уровня земли. Это означает гораздо больше бетона, но он вытаскивает вас из земли за один день и устраняет необходимость в каменщиках и блоках ниже уровня земли.В нестабильных или влажных условиях это может быть настоящим плюсом и, в конце концов, не намного дороже.

Присутствие деревьев , особенно там, где грунт глинистый, повысит требования еще больше, с возможностью того, что траншеи должны будут иметь глубину до 3 метров. Это связано с тем, что деревья влияют на содержание влаги в почве на более низких глубинах и тем фактом, что некоторые глинистые почвы расширяются или сжимаются в зависимости от содержания влаги.

Довольно часто требуется, чтобы одна или обе стороны траншеи были облицованы сжимаемым материалом и была установлена ​​скользящая мембрана.Поэтому может потребоваться использование ковша экскаватора большей ширины.

Сравнение затрат на фундамент

Ниже приведены данные о стоимости здания 7х10 м с одной внутренней поперечной стеной (включая рабочую силу, оборудование и материалы) в зависимости от типа фундамента:

Фундамент глубокий ленточный
Экскаватор 30 м³ £ 812,80
Насыпью до 45 м³, загруженных в грузовые автомобили £ 685,19
Вывоз почвы с опрокидыванием £ 1,125.00
Арматурная сетка £ 192,00
Бетонный фундамент 10 м³ £ 1339,45
Итого £ 4,154,44
£00
Фундамент для засыпки траншей
Земляной участок 30 м³ £ 812,80
Накопленный 45 м³ загруженный в грузовые автомобили £ 685,19
Удаление почвы, включая опрокидывающиеся сборы £ 1125,00
Арматура
Бетонный фундамент 25 м³ 3 349,64 £
Итого 6 356,63 £
Позиционирование сжимаемой мембраны 606.00
Фундамент траншеи глубиной 2 м
Экскаватор 50 м³ 1500,00 фунтов стерлингов
Накоплено 75 м³ загружено в грузовые автомобили 1,141,99 фунтов стерлингов
Удаление почвы с опрокидыванием 1875,00 фунтов стерлингов
Арматурная сетка £ 408,00
Бетонный фундамент 45 м³ £ 6,029,35
Итого £ 11560,34

( NB: При затратах на систему свай и кольцевых балок для такого здания, как это, составляющих от 8000 до 12000 фунтов стерлингов, можно заплатить за переход на такую ​​систему с вырытого фундамента.)

( БОЛЬШЕ) : Сколько стоит построить дом?)

Объяснение

свайных фундаментов - строить

Если вы когда-нибудь задумывались о том, как стоят башни, то часть ответа может быть заложена в фундаменты.

Например, самое высокое здание в мире, Бурдж-Халифа в Дубае (высота 829 м), было использовано 45 000 кубометров бетона для сооружения 192 свай, каждая из которых на 50 м заглублена в землю.

Эти колонны вбиваются в землю для переноса веса здания через менее устойчивые недра почвы до тех пор, пока не будет обнаружено достаточное количество несущих пластов.

Хотя дома в Великобритании, построенные собственными силами, вряд ли будут иметь более трех-четырех этажей, применимы те же принципы, а это означает, что свайные фундаменты часто являются идеальным инженерным решением.

Когда нужны свайные фундаменты?

Вам потребуется квалифицированная оценка или подробное исследование почвы, чтобы вы точно знали, чего ожидать от лучшего решения для фундамента на вашем участке. Вообще говоря, типы земельных условий, которые могут вызвать сваи, включают:

  • Неуплотненные наполненные материалы, искусственно импортированные, которые очень трудно правильно сжать.
  • Естественно сформированные и сильно сжимаемые грунты, например торф.
  • Грунты с низкой несущей способностью, которые могут включать влажную глину или рыхлый и неустойчивый песок.
  • Высокий уровень грунтовых вод, способный промывать недра, что приводит к риску эрозии и / или провалов.
  • Грунты со склонностью к изменению объема, например, сильно усадочная глина.

Подробнее: Руководство по основам для сложных сайтов

Как они работают?

Если вам не повезло найти на своем участке одно из перечисленных выше условий, то в первую очередь следует обратиться к инженеру-строителю или инженеру-строителю.

Ваше здание могло быть спроектировано с учетом обычного ленточного или траншейного фундамента, но инженеру легко рассчитать линейные нагрузки и вес здания на основе ваших архитектурных планов.

То, как они затем переносятся в землю, будет зависеть от запланированного количества свай, их глубины, ширины (диаметра), типа, конкретного расположения и того, как все они в конечном итоге связаны друг с другом.

Для домашних проектов существуют два разных типа свай.

Сваи, передающие нагрузку непосредственно на твердые пласты, представляют собой торцевые несущие сваи. Там, где нельзя полагаться на твердые пласты, существует тип, который передает нагрузку за счет прочности на сдвиг (общая площадь поверхности контакта сваи и грунта под землей), известный как фрикционные сваи.

Работа вашего инженера состоит в том, чтобы предоставить наиболее подходящее проектное решение, основанное на ваших почвенных условиях, с использованием наиболее практичной техники установки с точки зрения ее стоимости. Доступность и близость соседних построек также будут играть важную роль в дизайне.

Сваи сменные или буронабивные

Сваи можно забивать или забивать в землю. Буронабивные типы физически удаляют грунт в недрах, создавая цилиндрическую трубу, в которую можно заливать бетон, так что этот метод эффективно заменяет грунт в пользу бетона.

Он часто используется на площадках, которые находятся в непосредственной близости от других зданий, поскольку процесс раскопок
более контролируемый, не такой шумный и вызывает гораздо меньшую вибрацию грунта.

Растачивание фрикционных свай часто используется, так как этот метод подходит для вязких и твердых грунтов.

Однако это дорогой вариант из-за различных процессов на месте.

Для фрикционных свай могут потребоваться временная облицовка, выемка грунта, обработка отвалов, заливка бетона, изготовление арматурных каркасов, установка и т. Д., А также все сопутствующее оборудование, необходимое для обработки каждого процесса.

Что касается методов выемки грунта для замены буронабивной сваи, необходимо сделать еще один выбор. Первый вариант - это роторное бурение с помощью головки шнека с широкими лопастями, которая может удалять отходы, поскольку сверло проникает в землю вращательным движением (представьте себе пробковый винт с плоским лезвием).

Второй - ударный буровой станок, который с помощью молотка пробивает трубу с режущим лезвием через землю, которая затем заполняется грунтом для прерывистого извлечения.

Третий шнек представляет собой лопаточный шнек, имеющий сплошную спиральную режущую лопасть, которая удаляет отвальный грунт на всю глубину за один процесс.

Для всех земляных работ могут потребоваться временные футеровки труб, чтобы предотвратить внутреннее обрушение выработанной сваи (в зависимости от типа грунта) до заливки бетона.

Эти облицовки будут удалены до того, как бетон затвердеет. После завершения земляных работ в сваю заливают бетон, а затем (обычно) арматурный каркас
вбивается во влажный бетон перед тем, как вынимать футеровку труб.

В качестве альтернативы арматурный каркас может быть вставлен до заливки бетона, но с подходящей оседкой и / или вибрацией, чтобы гарантировать надлежащее заполнение всех потенциальных пустот.

Метод лопаточного шнека может также включать в себя инъекцию раствора, когда лопасть непрерывного шнека имеет полую трубку в своей сердцевине, через которую можно заливать бетон.

Когда шнек достигает своей глубины, заливается бетон, когда шнек (и грунт) извлекается за один раз, что может устранить необходимость во временных обсадных трубах свай.

Там, где диаметр сваи, как правило, довольно большой, иногда используется бентонитовая суспензия (в основном смесь глины и других полутвердителей) для временной защиты сторон ствола сваи от обрушения до тех пор, пока не будет возможна заливка бетона.

Сваи забивные или забивные

Альтернативой бурению могут быть вытесняющие сваи, которые забиваются в землю с помощью гидроцилиндров и молотов.

Нет выкопанного материала, которым нужно было бы управлять, и вместо этого свая перемещает подпочву, когда она движется под землей. Некоторые профессионалы считают это более дешевым вариантом и с гарантированными результатами, поскольку сваи производятся вне строительной площадки с заданным уровнем качества.

Для небольших глубин сваи могут быть деревянными (большая часть Венеции основана на деревянных сваях), но более вероятны бетон или сталь, особенно для больших глубин.

Бетонные сваи изготавливаются определенной длины (обычно до 10 м), причем нижняя сваи снабжена колпаком из бетона или стали.

Затем секции соединяются вместе с помощью соединительной муфты до тех пор, пока не будет достигнута полная заданная глубина.

В качестве альтернативы, некоторые глубины могут быть определены как достаточные, когда усилие, необходимое для забивки сваи, становится слишком большим, подтверждая, что несущая способность грунта была достигнута.

Сваи забиваются ударным действием, которое задает скорость и частоту взвешенных ударов по вершине сваи (это должно быть защищено шлемом для сохранения целостности).

Стальные сваи бывают разных размеров; некоторые из них имеют цилиндрическую форму и обычно заполняются бетоном. Другие могут быть H-образного сечения (например, универсальная колонна) или прямоугольной формы.

Заглушки, кольцевые балки и перекрытия

Какой бы тип сваи ни был выбран, ее необходимо интегрировать в надстройку здания на уровне первого этажа.

Крышки строятся наверху каждой сваи из железобетона, которые затем связываются вместе с помощью ряда железобетонных кольцевых балок.

Затем они поддерживают либо интегрированную железобетонную плиту, либо подвесной пол того или иного типа.

На наклонной поверхности шляпки свай могут оказаться довольно высоко над землей, и образовавшаяся пустота будет вентилироваться, как и любой другой подвесной пол.

Сколько стоит свайный фундамент?

Стандартных затрат на свайный фундамент не существует, так как цена всегда рассчитывается в индивидуальном порядке и должна рассчитываться в соответствии с конкретными деталями и требованиями, предоставленными инженером.

Однако фундамент для засыпки траншеи глубиной 3 м может быть очень дорогим, и забивка свай на такой глубине часто рассматривается как серьезная альтернатива как по техническим, так и по финансовым причинам.

Оптимальное проектирование свайного фундамента с помощью автоматических генетических алгоритмов группировки

В данной статье исследуется оптимальный концептуальный дизайн свайного фундамента на начальном этапе проектирования. Предлагается модульный метод, при котором фундамент делится на модули, и каждый модуль идентифицируется по своим характеристикам - длине, диаметру, количеству и расположению свай.Модули с одинаковыми характеристиками могут быть упакованы и представлены переменной конструкции. Модель оптимизации с минимальными затратами и несколькими конструктивными ограничениями, основанная на китайском коде и ограничении количества элементов, построена для достижения одновременной оптимизации размера и компоновки стопки. Модель решается с помощью улучшенных генетических алгоритмов автоматической группировки для получения плана с оптимальными переменными и оптимальной группировкой переменных. Практический пример демонстрирует эффективность предложенного подхода.

1. Введение

Фундаменты свай, широко используемые в многоэтажных зданиях, часто размещают одинаковые сваи по равномерной сетке с постоянным интервалом между ними. Такой дизайн очень консервативен и неэкономичен. Несколько стратегий проектирования свайных фундаментов [1–3] представлены для достижения экономичного проектирования.

Оптимизация конструкции свай может быть определена как минимальная стоимость фундамента при сохранении удовлетворительных характеристик. По сравнению с широким изучением и применением техники оптимизации в области проектирования конструкций, разработка оптимизации свайных фундаментов происходит относительно поздно из-за трех основных трудностей.Во-первых, точное прогнозирование характеристик свайного фундамента практически невозможно из-за неопределенности параметров грунта, сложности взаимодействия сваи-грунт-плот и неточного основного закона слоистого грунта. Даже с учетом множества имеющихся исследований, основанных на теории упруго-пластической деформации [4–6], нелинейный анализ требует различных упрощений и допущений, которые могут не соответствовать реальной ситуации. Как указал Поулос, «инженерная теория должна изначально основываться на опыте и расширяться или модифицироваться в свете дальнейшего опыта» [7], результаты теоретического анализа свайных фундаментов следует модифицировать в соответствии с опытом практического проектирования.Во-вторых, из-за дискретного характера характеристик сваи (количества, диаметра и длины) оптимизация сваи является дискретной задачей. Кроме того, целевая функция и условия ограничения могут быть прерывистыми, недифференцируемыми или даже трудно выражаемыми математически в терминах проектных переменных [8]. В результате оптимизация сваи должна решаться эффективным методом. В-третьих, сваи практичной конструкции должны быть сгруппированы, потому что конструкции со слишком большим количеством разных свай значительно увеличивают стоимость строительства и управления.Предварительно заданная конфигурация группировки свай, основанная на опыте, приводит к другой проблеме оптимизации с потенциально существенно другим оптимальным решением [9]. Следовательно, характеристики свай и группировка свай должны быть оптимизированы одновременно. Оптимизация группирования является дискретной, и ее следует решать с помощью методов дискретной оптимизации.

Некоторые исследователи [10–15] представили концепцию и теорию структурной оптимизации в процессе проектирования свай и использовали градиентные методы с предпосылкой дифференцируемости и непрерывности ограничений / целей для решения задачи оптимизации.Кроме того, другие попытки [8, 16] были сделаны на основе генетических алгоритмов (ГА), которые не имеют предпосылок для дифференцируемости и непрерывности.

В данной статье исследуется проблема оптимизации сваи на начальном этапе проектирования с использованием улучшенного генетического алгоритма автоматической группировки (AGGA). Характеристики сваи (количество, длина и диаметр) и расположение свай учитываются с помощью предлагаемого модульного метода для достижения одновременной оптимизации размера и компоновки свай. Основным вкладом в статью является предложение нового представления проблемы оптимизации конструкции свай на основе модульного метода, а также использование улучшенного AGGA для решения проблемы.Модель оптимизации сваи с минимальными затратами с практическими конструктивными ограничениями и ограничением мощности представлена ​​в разделе 2. Конструктивные ограничения оцениваются китайским стандартом JGJ 94-2008 [17], который объединяет теоретические исследования и инженерный опыт и обеспечивает стандарт для Практическое проектирование свайного фундамента в Китае. В разделе 3 применяется AGGA с улучшением функции штрафа и оператора кроссовера для обработки ограничения мощности, представляющего требование группировки стопок.В разделе 4 представлена ​​подробная схема применения улучшенного AGGA для оптимизации свайного фундамента. Практический пример в разделе 5 демонстрирует эффективность предложенного подхода. В конце обсуждаются некоторые выводы.

2. Формулировка оптимизации свайного фундамента

Оптимизация свайного фундамента может быть сформулирована как при условии Физическое значение (1) - (9) дано в следующих разделах.

2.1. Расчетные параметры

Оптимизация свайного фундамента включает оптимизацию длины, диаметра, количества и компоновки свай. Чтобы рассматривать такие факторы одновременно, в настоящем исследовании вводятся концепции модуля и пакета. Во-первых, свайный фундамент делится на несколько модулей по определенному правилу. Характеристики модуля включают как атрибуты сваи (количество, диаметр и длина), так и расположение свай. Затем, исходя из инженерного опыта, модули с одинаковыми характеристиками могут быть упакованы, и каждая упаковка соответствует переменной конструкции.Например, для свайного фундамента с симметричной надстройкой или симметричными приложенными нагрузками часто используется симметричная конструкция. Затем модули, соответствующие свайному фундаменту, можно укладывать симметрично. Ссылаясь на два шаблона упаковки, предложенные в [14], то есть шаблон изменения строки и шаблон изменения в квадрате, последний используется в этой статье. В качестве иллюстрации рассмотрим свайный фундамент симметричной конструкции каркас-опорная стена на Рисунке 1. Фундамент, содержащий 43 модуля, подвергается только вертикальным нагрузкам.Нагрузки, действующие на фундамент под несущей стенкой, распределяются равномерно, а нагрузки, действующие на фундамент под каждой колонной, отличаются друг от друга. Таким образом, основание под несущей стенкой может иметь симметричную конструкцию, и 25 соответствующих модулей упакованы снаружи внутрь по очереди, причем самые крайние 16 модулей принадлежат первому пакету, 8 модулей во втором внешнем круге назначаются как второй пакет. см. заштрихованную часть рисунка 1, а один самый внутренний модуль является третьим пакетом.Каждая колонна рамы на периферии фундамента соответствует модулю, входящему в состав пакета. В результате все 43 модуля закреплены за 21 пакетом.


Поскольку модули в каждом пакете обладают одинаковыми характеристиками, то есть имеют одинаковое количество свай, длину сваи, диаметр сваи и расположение свай, th пакет определяется как th проектной переменной. Здесь не скаляр, а вектор с. , - длина и диаметр ворса в й упаковке. см. номер стопки и расположение в каждом модуле th пакета.Более того, определяется графически. Таким образом, три пакета ниже corewall могут быть представлены тремя проектными переменными, и, соответственно. Другие 18 пакетов под колоннами каркаса представлены проектными переменными -, показанными на Рисунке 1. Для крупномасштабного свайного фундамента многие пакеты, то есть многие проектные переменные, включенные в проект, должны быть дополнительно сгруппированы, чтобы сэкономить на стоимости строительства. . Подробное обсуждение метода группировки будет дано в разделе 3.1.

В модуле может быть много стопок, здесь рассматриваются только модули с номерами стопок от 1 до 4.Основываясь на практике, когда сваи часто располагаются в виде правильного треугольника или квадрата, рассматриваются только четыре варианта расположения на Рисунке 2. Ссылаясь на пункты 3.3.3 и 5.5.6 JGJ 94-2008, расстояние между сваями и диаметр сваи должны соответствовать, чтобы уменьшить неблагоприятное влияние взаимодействия сваи на несущую способность свайной группы и обеспечить соответствие аналитическому подходу. Исходя из неравенства, диапазон соответствующих четырех схем размещения свай указан в Таблице 1 для указанной длины модуля.Кроме того, из-за ограниченности оборудования для забивки сваи и состояния площадки, длинам и диаметрам сваи можно было присвоить только дискретные значения.

9038 диаметр

Номера свай 1 2 3 4


2.2. Целевая функция

Общая стоимость свайного фундамента включает стоимость установки, стоимость материалов и так далее. Такие факторы, как расположение площадки (вибрация и шум), геотехнические и гидрогеологические характеристики, сейсмическая зона, планы погрузки и имеющееся оборудование, определяют подходящий метод забивки свай. Каждый метод имеет определенную стоимость установки и может иметь глобальные ограничения по длине и / или диаметру сваи. Например, метод непрерывного шнека ограничивает максимальную длину сваи 20 м и диаметр сваи 1.2 м, метод буронабивных свай с использованием стабилизирующих жидкостей и временной или окончательной обсадной колонны ограничивает диаметр сваи ниже 0,5 м, а метод буронабивных свай с безопорной выемкой ограничивает диаметр сваи ниже 1,5 м [18]. Для упрощения в этой статье предполагается, что общая стоимость фундамента выражается как (2) где - общий объем свай сплошного круглого сечения, - количество модулей в th упаковке, - общее количество пакетов. Стоимость единицы объема зависит от длины и диаметра сваи и может включать стоимость забивки свай в грунт в дополнение к стоимости материала.может быть определен в дискретной форме на основе местного индекса цен или инженерного опыта. Для удобства изучения в данной статье определяется как константа. Однако более сложная функция даже в дискретной форме может быть легко реализована с помощью настоящего способа.

2.3. Ограничительные условия

Как было указано в [19], при проектировании свайного фундамента необходимо учитывать пять важных моментов. Для концептуального проектирования на начальном этапе проектирования мы в основном рассматриваем четыре из них, которые включают в себя предельную несущую способность сваи по вертикали (3), вертикальную нагрузку для расчета конструкции сваи (4), а также максимальную и дифференциальную осадки ( 5) и (6).Предельная несущая способность сваи по поперечным и моментным нагрузкам, сдвиг и момент для расчета конструкции плота не принимаются во внимание для упрощения анализа. Кроме того, учитывается эксцентриситет между центром тяжести надстройки и центром жесткости свай (7). То же самое и с проверкой более мягких сжимаемых пластов, лежащих под основанием сваи (8), и с ограничением мощности (9), которое описывает группировку проектных переменных.

In (3), - вертикальная нагрузка с номинальной комбинацией, применяемой в одной стопке th пакета.Здесь мы предполагаем, что сваи в пакете имеют одинаковую вертикальную нагрузку. - характерное значение предельной несущей способности одиночной сваи в пакете по вертикали. Для свайного фундамента-плота несущая способность плота учитывается в соответствии с пунктом 5.2.5 JGJ 94-2008. Такой вклад является произведением предельной несущей способности плота и понижающего коэффициента, который описывает эффект взаимодействия сваи-грунт-плот.

In (4) - вертикальная нагрузка с основной комбинацией, применяемой в одной стопке th пакета, и стопки внутри пакета имеют одинаковую вертикальную нагрузку.- коэффициент надежности, отражающий влияние способов установки свай на их прочность. - прочность бетона на осевое сжатие, - площадь поперечного сечения одной сваи в пакете.

В (5) - расчет th по пакету и верхняя граница расчета. в (6) - максимальная осадка свайного фундамента. Для конструкции каркас-опорная стена группа свай под основной стенкой несет наибольшие приложенные нагрузки, и максимальная осадка появляется в центре группы свай, что может быть оценено следующим образом:

Приведенное выше уравнение отличается от метода эквивалентных опор [7], в котором группа свай заменяется опорой, содержащей сваи и грунт между ними.Вместо того, чтобы рассматривать группу свай как глубокий фундамент для расчета осадки, (10) оценивает осадку на основе уравнения Миндлина [20] и использует эквивалентный коэффициент осадки, который представляет собой коэффициент осадки группы свай на основе Миндлина. уравнение [20] к уравнению, основанному на методе эквивалентного пирса. учитывает влияние взаимодействия сваи-грунт-плот на осадку свайного фундамента. Его значение зависит от количества свай, отношения диаметра сваи к расстоянию между сваями, диаметра сваи к длине сваи и длины плота к ширине плота и может быть непосредственно получено JGJ 94-2008 для удобства использования.Чтобы уменьшить ошибку между практическим оседанием и расчетным оседанием на основе теории упругости, в (10) используется коэффициент опыта, который описывает отношение измеренного оседания к вычисленному оседанию по отношению к различным грунтам. Кроме того, - среднее значение дополнительного давления плота при квазипостоянной комбинации нагрузок. Для остальных символов - расстояние от уровня основания сваи до подошвы первого слоя почвы. полученный из JGJ 94-2008 - коэффициент среднего дополнительного напряжения, соответствующий слою почвы.- модуль ограниченного сжатия-го слоя грунта, - общее количество слоев грунта, использованных для оценки осадки. Как и другие методы оценки осадки группы свай, например, метод коэффициента взаимодействия [21] или аналитический подход [22], (10) позволяет анализировать только сваи одинаковой длины. Следовательно, в процессе оптимизации сваи в группе свай должны иметь одинаковую длину.

Периферийная рама воспринимает небольшую долю приложенных нагрузок. Осадка свай под колоннами оценивается по формуле (11), которая основана на уравнении Миндлина [20] и используется JGJ 94-2008 для расчета осадки одиночной сваи.В (11) на сваю действует система однородных вертикальных касательных напряжений по периферии и однородных вертикальных напряжений в основании. состоит из трех частей: деформации сжатия грунта под свайным основанием, вызванной давлением плота; деформация сжатия грунта под основанием сваи, вызванная этой сваей и другими сваями в пределах 0,6 длины сваи; деформация сжатия сваи. В (11) дополнительное напряжение, вызванное плотом, и сумма дополнительных напряжений, вызванных активными сваями в середине i-го слоя грунта, соответствуют первой и второй части соответственно.Кроме того, это толщина слоя почвы. `` и имеют то же значение, что и (10):

В этой статье мы предполагаем, что осадка модуля под рамой равна максимальной осадке сваи в модуле. Модули, соответствующие группе свай под несущей стенкой, отделены от других модулей под каркасом. Также модули под рамой отделены друг от друга. В результате каждый модуль может иметь независимую осадку, и дифференциальная осадка оценивается, исходя из минимальной осадки периферийных модулей под рамой () и осадки центра группы свай ().В (6) - расстояние между центром периферийного модуля с минимальной осадкой и центром группы свай. - верхняя граница масштабной дифференциальной осадки. Следует отметить, что практическая дифференциальная осадка может быть меньше, чем результат из (6), из-за пренебрежения соединениями модулей и жесткостью надстройки.

В (7),, - центр тяжести надстройки и центр жесткости свай. - верхняя граница эксцентриситета. Это ограничение ограничивает эксцентриситет нагрузки.

Уравнение (8) проверяет несущую способность более мягких сжимаемых слоев под основанием сваи в соответствии с JGJ 94-2008. - это дополнительное напряжение, действующее на верхнюю часть более мягких пластов. , - средний вес и толщина слоев почвы, перекрывающих более мягкие слои. - характерное значение несущей способности более мягких пластов.

Уравнение (9) является ограничением мощности, в котором Ca является верхней границей группировки и может быть определено инженером.Модули в пакетах с одинаковым групповым индексом идентичны, то есть имеют одинаковую длину стопки, диаметр стопки, номер стопки и расположение стопки.

3. Автоматические группирующие генетические алгоритмы (AGGA) и два усовершенствования

GA - это стохастическая процедура поиска, основанная на механике дарвиновской эволюционной теории выживания наиболее приспособленных и естественных генетиков. ГА моделируют эволюционный процесс живых организмов и начинаются с оператора кодирования, который кодирует человека, то есть проектную точку в пространстве поиска, в виде хромосомной строки.Затем определяется функция пригодности, относящаяся к целевой функции, чтобы описать индивидуальное качество, которое является мерой адаптации к окружающей среде. Наконец, генетические операторы (например, воспроизводство, кроссовер и мутация в классических ГА) выполняются для генерации последовательных поколений. Критическими параметрами в ГА являются размеры популяции, длина хромосомных цепочек и вероятностные параметры генетических операторов, см. [23]. В отличие от других методов, работающих из одной точки, GA работают из популяции, где процесс оптимизации одновременно обновляет набор точек.Характеристики отклика из различных частей пространства поиска учитываются в схеме обновления, тем самым повышая вероятность обнаружения глобального оптимума. Кроме того, ГА не ограничены в предположениях о пространстве поиска, таких как непрерывность, выпуклость, существование производных и унимодальность, что делает его надежным для решения дискретных инженерных задач [24].

Чтобы соответствовать ограничению количества элементов (9), группировка может быть предварительно определена на основе опыта инженера. Для качества группировки, которое напрямую влияет на конечные результаты, тривиальная группировка приведет к решению, которое может быть далеко от оптимального.Идеальным решением было бы предоставить проектировщику возможность определить только верхнюю границу группировки Ca, и позволить программе оптимизации искать также оптимальную конфигурацию группировки в дополнение к оптимальным значениям проектных переменных. Таким образом, оптимизационная модель (1) - (9) может быть описана как: для данного Ca мы оптимизируем как значения проектных переменных, так и группирование проектных переменных. Эта проблема носит дискретный характер и может быть решена с помощью AGGA [25]. В разделе 3.1 подробно описан метод кодирования AGGA.В разделе 3.2 кратко описывается фитнес-функция. Поскольку стандартное воспроизведение с сохранением элитарности и операторы мутации приняты, см. [23], они здесь не детализируются. Для повышения вычислительной эффективности внесены некоторые улучшения, связанные с адаптивной функцией штрафа в разделе 3.2 и оператором кроссовера в разделе 3.3. Эффективность обоих улучшений проиллюстрирована некоторыми примерами в разделе 3.4.

3.1. Кодировка

Сохраним доступные характеристики модуля в таблице.Для решения задачи оптимизации, описанной в предыдущем абзаце, конструкция свайного фундамента описывается пакетными переменными , пакет (1: Нм, ) и групповыми переменными , группа (1: Ca), где Нм - это количество упаковок. Обе переменные являются целыми числами и играют роль указателя. Переменная пакета pack ( i ) -го пакета является указателем на одну из групп Ca. Групповая переменная group ( j ) й группы является указателем на одну характеристику модуля, которую можно выбрать из таблицы доступных характеристик модуля.Таким образом, характеристика модуля th пакета может быть получена с помощью характеристика ( i ) = таблица ( группа ( pack ( i ))). Следует отметить, что характеристика модуля, включая номер сваи, длину и диаметр, здесь является вектором. В соответствии с групповыми и пакетными переменными, хромосома каждого индивидуума в AGGA состоит из двух частей: групповой и пакетной хромосомы. Поскольку используется двоичный код для групповой хромосомы, длина строки каждой групповой переменной контролируется верхней границей доступных модулей.Для хромосомы пакета длина строки каждой переменной пакета контролируется верхней границей групп. Обе хромосомы участвуют в генетической операции.

Метод кодирования AGGA проиллюстрирован примером свайного фундамента из 21 пакета на рисунке 1. В этом примере доступно 16 модулей, характеристики которых перечислены в таблице 2. Верхняя граница группировки равна 4. Тогда Задача оптимизации имеет 4 групповых переменных и 21 пакетную переменную. На основе 16 доступных модулей каждая групповая переменная кодируется четырехбитовой двоичной строкой, показанной на рисунке 3 как групповая хромосома .Поскольку верхняя граница группировки составляет всего четыре, каждая переменная пакета кодируется двухбитовой двоичной строкой, показанной на рисунке 3 как хромосома пакета .


Рисунок 3 и таблица 2 вместе представляют возможную конструкцию свайного фундамента из 21 пакета, который удовлетворяет ограничению мощности с верхней границей Ca = 4. Переменная двоичного пакета указывает на групповой индекс. Точно так же групповая переменная указывает на характеристику модуля в таблице 2. Например, 1-я строка 10 хромосомы пакета на рисунке 3 с декодированным значением 2 принадлежит к 3-й группе, то есть pack (1) = 3 (здесь строка 00 с декодированным значением 0 указывает на 1-ю группу).Кроме того, 3-я строка 1001 групповой хромосомы с декодированным значением 9 указывает на 10-ю доступную характеристику модуля в таблице 2, то есть группа (3) = 10 (здесь строка 00000 с декодированным значением 0 указывает на 1-я доступная характеристика модуля из таблицы 2). По характеристике (1) = стол ( группа ( упаковка (1))) = {2, 15, 1.0}, 1-я упаковка P 1 имеет 2 сваи длиной 15 м и диаметром 1.0 м. Аналогично, 2-я упаковка P 2 указывает на 2-ю группу и имеет 2 сваи длиной 10 м и диаметром 1.5 м и так далее. В результате можно декодировать на основе одной хромосомы характеристики модуля: P 1, P 7, P 9, P 13, P 16, P 17 и P 20 имеют модуль с 2 сваями длиной 15 м и диаметром 1,0 м. Модели P 2, P 5, P 8, P 14, P 18 и P 21 имеют модуль с 2 сваями длиной 10 м и диаметром 1,5 м. Модели P 3, P 10, P 11 и P 15 имеют модуль с 1 сваей длиной 10 м и диаметром 1.0 мин. Модели P 4, P 6, P 12 и P 19 имеют модуль с 4 сваями длиной 15 м и диаметром 1,0 м.

3.2. Фитнес-функция и улучшенная адаптивная штрафная функция

Пригодность измеряет качество людей в популяции в GA и обеспечивает основу для операции воспроизводства. Для оптимизации с неограниченной максимизацией функция пригодности часто идентична целевой функции или пропорциональна ей. Для задач оптимизации с ограничениями требуется модификация, чтобы учесть удовлетворительную степень условий ограничения.Модифицированная функция приспособленности задачи оптимизации в (1) - (9) определяется как где, и - функции пригодности, цели и штрафа для th дизайна в популяции, соответственно. является самым большим среди нынешнего населения.

Хотя было предложено много штрафных методов (см. Введение в [26]), [26] разрабатывает адаптивную штрафную функцию где - среднее значение сверх текущего населения, которое определяется как (14).согласно (15) - это нарушение th ограничения в проекте, - нарушение th ограничения, усредненное по текущей совокупности, - коэффициент нарушения th ограничения, который учитывает различные трудности ограничений, которые должны быть удовлетворены в текущей совокупности. поколения, - это размер популяции, и - это количество общих ограничений: Предлагаемая фитнес-функция [26] имеет вид куда Как указано в [26], штраф по (13) имеет три особенности, а именно: возможность адаптивного штрафа; не требует никаких параметров; автоматическое определение различных штрафных коэффициентов, которые изменяются в ходе выполнения в соответствии с обратной связью, полученной от эволюционного процесса для каждого ограничения.Такие функции освобождают пользователя от бремени определения чувствительных параметров при решении каждой новой задачи оптимизации с ограничениями. Численные сравнения в [26] показывают, что (13) равно или более эффективен, чем многие другие методы штрафов.

Здесь мы предлагаем альтернативную функцию штрафа, основанную на наших численных исследованиях, которая также имеет три особенности (13): где представляет процент нарушения ограничения th над текущей совокупностью.По сравнению с (13), уравнение штрафной функции (20) сохраняет эти планы, близкие к оптимальным, с незначительным нарушением ограничений в совокупности и увеличивает вероятность достижения оптимума.

3.3. Кроссовер

Кроссовер является основным генетическим оператором, который позволяет обмениваться характеристиками дизайна между спаривающимися особями для создания новых дизайнов в процессе оптимизации. Стандартный двухточечный оператор кроссовера в [25] включает три шага: во-первых, два родителя, называемые Родитель 1 и Родитель 2, выбираются из пула спаривания случайным образом.Во-вторых, генерируется случайное число от 0 до 1. В-третьих, если случайное число меньше определенной вероятности кроссовера, выполняется кроссовер. Два сайта вдоль хромосомной строки выбираются случайным образом между 1 и длиной строки меньше 1. И две новые строки с именами Child 1 и Child 2 создаются путем обмена символами между двумя выбранными сайтами между родителями, как показано на рисунке 4 (а).

При групповом подходе группа и хромосома пакета, соответствующие группе и переменным пакета, соответственно, играют разные роли.Групповая переменная представляет все пакеты, которые принадлежат к этой группе, и сильно влияет на целевую функцию. Переменная пакета, напротив, представляет только конкретный пакет и имеет относительно небольшое влияние на целевую функцию. В вышеупомянутом операторе двухточечного кроссовера два сайта выбираются случайным образом по всей хромосоме (сумма групповой и пакетной хромосомы), а биты между ними меняются местами. Очевидно, что этот кроссовер не учитывает разницу между групповыми и упакованными хромосомами и может оставить два сайта в любом сегменте групповой хромосомы (рисунок 4 (b)) или сегменте упаковки хромосомы (рисунок 4 (c)).Чтобы устранить такое ограничение, используется оператор кроссовера, позволяющий одновременно скрещиваться и группе, и хромосомам пакета. Сначала выбираются две пары сайтов кроссовера, которые расположены в хромосомах группы и пакета соответственно. Этот процесс отличается от многоточечного кроссовера, поскольку последний выбирает несколько точек по всей хромосоме случайным образом, так что такие точки могут быть расположены только в группе или в хромосоме пакета. Затем спаривающиеся родители меняют биты между каждой парой сайтов, как показано на рисунке 4 (d).Предлагаемый оператор кроссовера управляет как групповыми, так и пакетными переменными, так что эффективность поиска повышается.

Кроме того, разнообразие внутри популяции также важно для эффективности поиска, когда размер популяции фиксирован. Чтобы сохранить разнообразие популяции, мы дополнительно модифицируем оператор кроссовера, чтобы произвести двух потомков, отличных от обоих родителей и элитарности их родительской популяции. Эта модификация достигается путем добавления двух шагов, которые представляют собой проверку родительской пары и дочерней пары, ко всей операции кроссовера.

Таким образом, новый оператор кроссовера работает в четыре этапа: сначала два родительских особи в пуле спаривания спариваются случайным образом при условии, что пары разные. Этот шаг гарантирует, что кроссовер исследует новую схему. Во-вторых, генерируется случайное число. В-третьих, если случайное число меньше определенной вероятности кроссовера, выполняется кроссовер. Две пары сайтов кроссовера выбираются случайным образом из групповой и хромосомной хромосомы, соответственно, и оба родительских индивидуума скрещиваются для создания двух дочерних индивидуумов способом, описанным выше.Наконец, проверяются оба вновь созданных потомка, и второй шаг повторяется, если какой-либо из них идентичен элитарности родительского поколения или их родителей.

3.4. Эффективность улучшенного AGGA

Для изучаемых нами задач предложенное уравнение штрафной функции (20) вместе с предложенным оператором кроссовера улучшает численную эффективность AGGA. Для сравнения, три контрольных примера из литературы [27] были протестированы с использованием различных подходов, а больше сравнений контрольных примеров представлено в [28].В подходе 1 используется исходный AGGA с уравнением штрафной функции (13) и стандартный двухточечный оператор кроссовера, который в результатах сравнения упоминается как OAGGA. В подходе 2 или 3 используется AGGA только с улучшением уравнения штрафной функции (20) или в предложенном операторе кроссовера, который упоминается как AGGA-P или AGGA-C. В подходе 4 используется AGGA с улучшением как функции штрафа, так и оператора кроссовера, который называется IAGGA. Все подходы используют одни и те же параметры: размер популяции 100, коэффициент кроссовера 0.7 и частота мутаций 0,002. Используются двоичный код, ранговое воспроизведение с сохранением элитарности и стандартная мутация в [23].

Эти тестовые примеры неоднократно использовались в качестве испытательного стенда в литературе по эволюционным вычислениям. Здесь для каждого случая включено дополнительное ограничение мощности, представленное в таблице 3. Каждая переменная из трех случаев кодируется 20 двоичными битами. OAGGA, AGGA-C, AGGA-P и IAGGA используются с максимальным количеством поколений, установленным на 200 и 500.Каждый подход выполняет 50 независимых прогонов для каждого случая. Результаты запуска расположены в порядке возрастания и показаны на рисунке 5.


Целевая функция Ограничения
















результаты тестов IAGGA возможные решения.Можно отметить, что результаты AGGA-C лучше, чем у OAGGA, особенно при сравнении 200 поколений. Результаты IAGGA лучше, чем у AGGA-C. Для тестового примера и результаты 50 прогонов как OAGGA, так и AGGA-C не представлены на рисунках 5 (b) и 5 ​​(c) из-за множества недопустимых решений в них. Однако все результаты AGGA-P и IAGGA достижимы и показаны на рисунках 5 (b) и 5 ​​(c). Опять же, результаты IAGGA лучше, чем результаты AGGA-P, который не выполняет предложенный оператор кроссовера, особенно при сравнении 200 поколений.

Таким образом, предлагаемая штрафная функция в (20) и оператор кроссовера составляют два эффективных метода для этого набора тестов. Оба метода приводят к лучшим результатам, чем OAGGA, особенно когда число поколений невелико.

4. Улучшенный AGGA для оптимизации проектирования свайных фундаментов

Процедура оптимизации свайных фундаментов для каждого прогона может быть завершена следующим образом: (1) Разделите фундамент на модули. Характеристики модуля включают номер сваи, длину, диаметр и расположение.(2) Упакуйте модули, и каждый пакет соответствует переменной дизайна. (3) Установите значения параметров AGGA, такие как размер популяции, номер поколения, кроссовер и скорость мутаций. (4) Определите набор начальных дизайнов. которые удовлетворяют ограничению мощности. Начальные характеристики модулей могут быть выбраны случайным образом из доступной библиотеки модулей. (5) Выполните расчет конструкции, то есть расчет несущей способности, осадки, дифференциальной осадки, эксцентриситета и более мягких сжимаемых слоев.(6) Оцените приспособленность каждого человека в соответствии с результатом анализа. (7) Выполните генетические операторы: отбор, кроссовер и мутация. (8) Повторяйте - пока не будет удовлетворен критерий сходимости.

5. Практические примеры

Два примера свайных фундаментов для зданий в Сямыне, Китай, оптимизированы для демонстрации эффективности AGGA при проектировании крупномасштабных практических фундаментов. Первое здание с конструкцией каркас-сердцевина имеет квадратный фундамент в плане и состоит из 3 этажей (14.8 м) подземный и 50 этажей (220 м) надземный. Второй с системой конструкции стен со сдвигом имеет многоугольный план фундамента и включает 3 этажа (9,3 м) под землей и 32 этажа (100 м) над землей. Все нагрузки конструкции передаются на фундамент колоннами и стенами в обоих примерах. Среди различных комбинаций нагрузок в исследовании рассматривается только доминирующая гравитационная нагрузка. Границы нескольких условий ограничения установлены одинаковыми в обоих примерах, то есть верхние границы максимальной осадки и масштабированной дифференциальной осадки равны 0.2 м и 0,002 в соответствии с JGJ 94-2008; верхняя граница эксцентрического расстояния 0,5 м. Однако ограничения мощности Ca равны 3 и 2 в первом и втором примерах. В обоих примерах используются одни и те же параметры моделирования: размер популяции 100, коэффициент кроссовера 0,7 и коэффициент мутации 0,002. Итерация завершается, когда число поколений достигает 200. Два оптимизированных проекта получены в 5.1 и 5.2, которые обеспечивают превосходные начальные проекты для инженеров.

5.1. Оптимизация свайного фундамента 50-этажного здания

На Рисунке 6 показаны вертикальные нагрузки, действующие на каждую колонну или стену, а также расположение свай в исходной конструкции. Весь плот площадью 49,2 × 49,2 м 2 имеет толщину 4,5 м под несущей стенкой и 3,0 м под периферийной рамой. Под опорной стенкой расположено 68 свай диаметром 1,2 м и длиной 55 м, под каркасом - 60 свай диаметром 1,2 м и длиной 45 м.Грунт под плотом состоит из 7 слоев, показанных в таблице 4. Где - ограниченный модуль сжатия грунта, - предельное трение ствола сваи и предельная несущая способность конца сваи. «Грузоподъемность» представляет собой характеристическое значение несущей способности грунта, то есть максимальное допустимое сжимающее напряжение, действующее на грунт. Согласно таблице 4, все 128 свай исходной конструкции имеют свое основание в 5-м слое грунта, то есть в скале-b.

10240
10240

10240
2 2

Слой 1 2 3 4 5 6 7
Clay-b Clay-c Rock-a Rock-b Rock-c Rock-d
Толщина (м) 3.5 13,0 15,3 4,9 23,6 8,4 5,8
Масса (кН / м 3 ) 18,3 18,5 19,0 18,5 19,0 24,0
Производительность (кПа) 530 540 580 650 700 800 2000
(МПа8 15108 (МПа) 12108 (МПа) 34 60 95 -
(кПа) 50 55 60 65 90 140 220 220
220
1700 1700 1800 3000 13230 41320


900 02 Для выполнения оптимизационного проектирования фундамент сначала разбивается на модули.Принимая во внимание пункт 3.3.3 JGJ 94-2008, согласно которому сваи должны располагаться непосредственно под колоннами или стенами, здесь мы располагаем модули, как показано на Рисунке 7. Кроме того, модули под несущей стенкой упакованы в квадрате вариации рисунка, в то время как каждый модуль под столбцом соответствует пакету. Для каждого пакета, который является переменной дизайна, есть две переменные, лежащие в основе corewall, и двадцать переменных, лежащих в основе столбцов. Такие переменные представлены как - и показаны на рисунке 7.


По характеристикам модуля номера свай от 1 до 4 с интервалом 1, длины свай от 20 до 52 м с интервалом 1 м, диаметры свай от 1,0 до 2,0 м с интервалом 1 м. интервал 0,1 м. Кроме того, сваи с разными номерами расположены в модуле, как показано на Рисунке 2. Ссылаясь на Таблицу 1, доступно 792 модуля. Сваи под несущей стенкой имеют одинаковую длину в соответствии с требованиями (10). В процессе оптимизации используются размеры рафта оригинальной конструкции.

Для такой задачи оптимизации с дискретными проектными переменными, дискретной доступной секционной библиотекой и ограничением группировки общее количество альтернативных планов, которые можно оценить с помощью классической теории вероятностей, превышает. В каждом прогоне AGGA получает оптимальное решение только на основе оценок функций (200 поколений, с популяцией 100 для каждого поколения), которые занимают меньше места, чем предусмотрено в проекте. Выполняется 30 независимых запусков, и каждый запуск занимает около 30 минут на рабочей станции (процессор четырехъядерного процессора AMD 2.6 ГБ и 4 ГБ ОЗУ).

Оптимальная конструкция из 30 прогонов с тремя разными модулями показана на рисунке 8. 16 модулей под несущей стеной имеют одинаковые характеристики, то есть каждый из них включает 3 сваи диаметром 1,2 м и длиной 52 м. Однако 20 модулей под рамой классифицируются как два типа: Каркасный модуль 1 и Каркасный модуль 2. Каждый каркасный модуль 1 имеет четыре сваи диаметром 1,0 м и длиной 37 м, а каждая Каркасный модуль 2 имеет четыре сваи диаметром 1.1 м и длиной 37 м. Эти Рамный модуль 2 в основном расположены на верхней стороне фундамента, чтобы эксцентрическое расстояние (0,46 м) между центром тяжести и центром жесткости было меньше верхней границы 0,5 м. Оптимальная конструкция имеет такое же количество свай - 128, что и исходная, но другая компоновка свай. По сравнению с исходной конструкцией, оптимальная конструкция предусматривает размещение меньшего количества свай под несущей стеной и большее количество свай под каркасом. Все свайные основания расположены в 5-м слое, то есть рок-б.Несущая способность трех разных свай, показанных на Рисунке 8, соответствует ограничениям несущей способности. Максимальный осадок, расположенный в центре несущей стены, составляет 0,111 м, что меньше верхней границы 0,2 м. Минимальная осадка со значением 0,065 м находится в правом верхнем углу фундамента. Максимально масштабируемое дифференциальное оседание 0,0016 также меньше верхней границы 0,002. Общий объем свай оптимальной конструкции составляет 5259 м 3 , что позволяет сэкономить 2021 м по бетону 3 , что составляет 27.8% от первоначального проекта (7280 м 3 ).


5.2. Оптимизация свайного фундамента 32-этажного здания

Во втором примере оптимизирован свайный плотный фундамент с многоугольной формой в плане, показанной на рисунке 9. Плот имеет постоянную толщину 3,0 м и подвергается действию вертикальных нагрузок, передаваемых через стену. Грунт под плотом состоит из пяти слоев, представленных в Таблице 5. 30 свай одинакового диаметра 1,2 м и длины 14 м расположены в оригинальной конструкции, как показано на Рисунке 9.Все они имеют свои базовые местоположения в 3-м слое почвы, то есть в скале-а.

модули
10


9038 Cl 9038 Cl Rock-a
808 9038

Слой 1 2 3 4 5

Rock-b Rock-c
Толщина (м) 3,8 8,4 12.2 33,3 7,3
Вес (кН / м 3 ) 18,8 18,6 19,5 20,5 23,5
250 250 400 700 3000
(МПа) 6,5 15 30 70 -
(кПа) 908 800
(кПа) 500 1200 1500 4000 10000


Оптимизация начинается с дискретного планирования.10 затененных модулей, показанных на рисунке 10, назначены 5 пакетам и представлены переменными -, в то время как каждый из других модулей назначен пакету и представлен переменной дизайна. Все 22 модуля рассматриваются как фундамент свайной группы и имеют одинаковую длину свай, чтобы состоять из требований (10). Дифференциальное оседание выбирает максимальное значение, возникающее между центром и любым углом плота. Для характеристик модуля номера свай от 1 до 4 с интервалом 1, длины свай от 10 до 34 м с интервалом 1 м, диаметры свай от 0.От 9 до 1,7 м с интервалом 0,1 м. Расположение свай в модуле с разными номерами соответствует критериям, описанным на Рисунке 2 и Таблице 1. В результате доступно 390 модулей. В процессе оптимизации используются размеры рафта оригинальной конструкции. Выполняется 30 независимых запусков, и каждый запуск занимает около 25 минут на рабочей станции (процессор четырехъядерного процессора AMD 2,6 Гбайт и 4 Гбайт ОЗУ).


Оптимальный проект из 30 прогонов включает два разных модуля и показан на рисунке 11.Пять модулей, обозначенных,, и имеют одинаковые характеристики, то есть каждый включает две сваи диаметром 0,9 м и длиной 13 м. Однако каждый из остальных 17 модулей имеет по одной свае диаметром 0,9 м и длиной 13 м. Общее количество свай уменьшится с 30 в исходном проекте до 27, диаметр сваи с 1,2 м до 0,9 м, длина сваи с 14 м до 13 м. В результате используется всего 223 м 3 бетона и 251,6 м 3 бетона, то есть 53.Сохранено 0% от исходных 474,7 м 3 . Несущая способность сваи, показанная на Рисунке 11, соответствует ограничениям несущей способности. Максимальная осадка, расположенная в центре фундамента, составляет 0,056 м, что меньше верхней границы 0,2 м. Минимальная осадка со значением 0,018 м находится в левом нижнем углу фундамента. Максимальный масштабированный дифференциал осадки 0,00196 также меньше верхней границы 0,002. Оптимальная схема расположения сваи с центром жесткости при этом равна 0.Расстояние от центра тяжести до 079 м для соответствия ограничениям эксцентрика.


6. Выводы

В статье предложен модульный подход для работы с множеством проектных переменных при оптимизации свайного фундамента. Улучшенный AGGA используется для решения задачи дискретной оптимизации. На основе модульного метода и усовершенствованного AGGA изучается оптимальное концептуальное проектирование свайных фундаментов на начальном этапе проектирования. Цель состоит в том, чтобы минимизировать стоимость свайного фундамента, а проектные требования к несущей способности, максимальной осадке, дифференциальной осадке, эксцентриситету и более мягким сжимаемым слоям, лежащим в основе свайного основания, учитываются с помощью методов JGJ 94-2008.Кроме того, в предложенной модели оптимизации также учтено требование группировки свай. Это исследование является новым для проблемы оптимизации конструкции сваи, потому что комбинация модульного метода и улучшенного AGGA обеспечивает оптимизацию размера сваи, компоновки и группировки. Некоторые выводы, полученные в ходе исследования, резюмируются следующим образом: (1) Модульный подход обрабатывает количество, диаметр, длину и расположение сваи одновременно для достижения одновременной оптимизации размера и компоновки сваи.(2) Методы расчета, указанные в JGJ 94-2008, позволяют избежать больших вычислительных затрат, связанных с численными методами. Следовательно, возможна крупномасштабная практическая оптимизация свайного фундамента. (3) Генетический алгоритм автоматической группировки (AGGA) обеспечивает оптимизацию свайного фундамента и группировку проектных переменных с помощью исключительно эффективного метода поиска. Усовершенствования с функцией кроссовера и штрафов увеличивают эффективность AGGA. (4) Эффективность предложенного подхода иллюстрируется двумя практическими проектами, и получены инновационные и экономичные концептуальные конструкции, которые удовлетворяют всем ограничениям и минимизируют затраты.(5) Следует отметить, что в практическом проекте может быть принята функция разумных затрат для учета стоимости строительства.

Благодарность

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (

025).

Пошаговая инструкция к устройству

Одним из самых простых оснований под постройку считается ленточный фундамент мелкого заложения. Несмотря на простоту в производстве работ, всегда есть вероятность сделать что-то не так, поэтому перед настройкой МЗФ следует ознакомиться с общей технологией.Сегодня мы пошагово рассмотрим устройство мелкой ленты.

Область применения MZLF

Фундаменты мелкого заложения используются для зданий с малой загружаемой массой. В качестве примера можно привести дома на стальном или деревянном каркасе, а также постройки из легких элементов (пенобетон, ПП). Обычно этажность домов на МЗЛФ не превышает двух.

В определении MZLF мелкий - означает полностью расположенный в слое мерзлого грунта, подземная часть бетонной ленты редко превышает 500-700 мм.Силы морозного пучения при таком расположении не создают тангенциальных (разрушающих) нагрузок, но все здание вместе с фундаментом динамически перемещается вслед за расширением грунта. По этой и другим причинам не рекомендуется устраивать пологую ленту на участках с общим уклоном рельефа более 2%. На более крутых склонах неглубокий фундамент можно построить только после перепланировки почвы для образования горизонтальной террасы.

Целесообразность использования MZLF заключается в гораздо меньшем расходе материалов и простоте конструкции.Если под здание не планируется цокольный этаж, неглубокая лента уменьшит объем бетонной смеси и арматуры в 2–3 раза, обеспечивая при этом эквивалентную несущую способность.

Однако стоит отметить, что заложить неглубокий фундамент на рыхлом торфе, илистых почвах и илистых супесях не удастся. Такие грунты имеют слишком низкую плотность и высокую пластичность, поэтому требуют устройства свайно-ростверковых оснований на основе более плотных слоев грунта.Не следует устраивать МЗЛТ на почвах с показателями пучинистости более 4% или если УГВ выше глубины залегания, несмотря на то, что осушение участка не планируется, чтобы впоследствии не пришлось разбираться с последствиями.

Расчет сечения и конфигурации

Поскольку MZLF действует как балка, а не как элемент жесткости, обычно сечение ленты по форме близко к прямоугольнику или трапеции. Лента в виде тройника или более сложных секций почти никогда не заливается из-за того, что экономия материала кажется слишком маленькой по сравнению с установкой более сложной опалубки.

Расчет МЗЛФ ведется по двум направлениям: достаточная несущая способность грунта в плоскости залегания и собственная конструкционная прочность, которая позволит ленте сохранять жесткость при полной расчетной нагрузке от стен, кровли, снега. и др ..

Ширина верхней части фундамента определяется максимально возможной толщиной стены с учетом слоя внутренней и фасадной отделки. При устройстве перекрытий на бревнах может потребоваться формирование уступа или расширение фундамента порядка 50 мм.

Ширина ленты в плоскости залегания полностью определяется необходимой несущей способностью. Достаточно разделить общую массу постройки и рассчитать среднюю нагрузку на каждый метр периметра пояса, а затем рассчитать достаточную площадь поперечного сечения опоры в соответствии с характеристиками грунта. Для создания достаточно высокого запаса прочности толщина несжимаемого слоя не учитывается.

Схема мелкого ленточного фундамента: 1 - почвенный покров; 2 - засыпка щебнем или гравийно-песчаной смесью; 3 - отмостка; 4 - арматура фундамента; 5 - фундамент ленточный мелкий с широким основанием для равномерного распределения нагрузки; 6 - стенка; 7 - гравийная подстилка внутренней части фундамента дома

Высота ленты определяется как составляющая ее подземной и надземной частей.С надземной частью все просто - она ​​должна быть не менее 80 мм и не более чем в четыре раза больше ширины верхнего края ленты. В свою очередь, высоту подземной части можно определить с учетом нескольких факторов:

  • фундамент не должен лежать на границе разнородных грунтов;
  • минимальная глубина фундамента 35–40 см, но, в зависимости от интенсивности пучения и глубины промерзания, высота подземной части может увеличиваться еще на 60–80%; №
  • Для сохранения требуемых прочностных характеристик железобетонных изделий соотношение ширины к высоте должно быть не менее 3: 5.

Земляные работы и подготовка

Профиль траншеи для устройства МЗЛФ должен иметь ширину в 2,5 раза больше расчетной ширины ленты и глубину больше высоты подземной части на две ширины. Это связано с тем, что MZLF редко укладывают на грунтовую опалубку, используя опалубку из досок и плит из соображений содержания цементного молока и необходимости придания секции трапециевидной формы. Сразу отметим, что отступ стенок котлована от опалубки снаружи должен быть вдвое больше, чем изнутри..

Компенсация сил морозного пучения осуществляется за счет несжимаемой, непученной и гигроскопичной подстилки, а также заполнения боковых пазух аналогичным материалом. В качестве наполнителя используется песчано-гравийная смесь с крупным песком и гранитным или базальтовым щебнем фракции 25-30. Для стабилизации фундамента подготовленное дно траншеи покрывается подготовительным слоем бетона М 100 толщиной 30-50 мм без армирования.

Засыпка на дне траншеи помогает распределить нагрузку на опорный слой почвы, увеличить площадь опоры и привлечь силы с горизонтальным вектором приложения.Рекомендация по толщине засыпки, равная двум значениям толщины ленты, на практике соблюдается редко, чаще на слабопуччащих грунтах ограничиваются подготовкой 25-30 см.

Однако следует помнить, что чем сильнее выражена пышность, тем больше ответственности ложится на подстилку. Иногда целесообразно заменить грунт на глубину промерзания и расширить внешние пазухи до формы перевернутого клина, основание которого соответствует ширине отмостки.

Армирование и анкеровка

Для MZLF общее содержание стальной арматуры без предварительного напряжения устанавливается не менее 0,1%, более реалистичный показатель 0,17-0,2% обеспечит надлежащую арматуру без излишней прочности, но со значительным запасом прочности.

Минимальное значение защитного слоя для подземной части фундамента - 60 мм, максимальное - не более половины ширины ленты. Рабочую арматуру выполняют стержнями с периодическим профилем такого диаметра, что общее сечение арматуры можно разделить на 4 стержня для верхней и нижней линий арматуры.

Если в MZLF расстояние по вертикали между линиями армирования превышает 450 мм, добавьте еще один ряд со стержнями, толщина которых составляет не менее 60% от толщины основных линий.

Конструктивное усиление выполняется с помощью хомутов или проволоки для обвязки с шагом в 2-2,5 раза больше средней ширины фундамента. Диаметр стержней, используемых для изготовления конструкционной арматуры, должен быть не менее 50% диаметра рабочей арматуры.

Кроме того, к арматуре MZLF прилагается ряд анкеров.На изгибах и Т-образных стыках ленты каждый ряд арматуры в пересекающихся направлениях должен быть соединен с гнутыми закладными одного сечения, перекрытие которых с основной арматурой определяется как 25 номинальных диаметров арматуры. Для приклеивания к основанию каркаса или кладки стены может потребоваться анкеровка с помощью закладных шпилек.

Бетонные работы

Перед проведением бетонных работ рекомендуется накрыть внутреннюю полость панельной опалубки полиэтиленовой пленкой, предотвращающей утечку жидкости из бетонной массы до ее схватывания.После этого устанавливаются сегменты арматуры, их выравнивание и расстояние с помощью пластиковых заглушек.

МЗЛФ заливают бетоном марки 350-450 в соответствии с расчетом железобетонных изделий на прочность конструкции. Наполнитель следует использовать тяжелый, фракционный - не более одной десятой наименьшего линейного размера ленты.

При заливке бетона его штифтовывают параллельно, а затем виброусадку. К счастью, размеры и небольшая плотность ленточной арматуры не создают препятствий для растекания бетонной смеси.

Снятие опалубки допускается через 10-12 дней после заливки, бетон набирает полную прочность через 4 недели. Однако для МЗЛФ рекомендуется усадка за год до начала возведения стен с кладкой, тогда как каркасные конструкции можно начинать монтировать уже через 3 недели.

Гидроизоляция и уход за фундаментом

После схватывания бетонную ленту необходимо периодически увлажнять для более равномерного гидратации цемента. После разрушения опалубки бетон просушивают, затем наносят покрытие или оклейку гидроизоляцией и утепляют фундамент.

Чаще всего для защиты от влаги применяют битумные мастики, поверх которых накатывается утеплитель на основе стекловолокна или более дешевого рубероида. Если фундамент не требует сплошной гидроизоляции, достаточно оставшейся пленки гидробарьера.

Пазухи вокруг фундамента заполняются ПГС сразу после высыхания гидроизоляции. Засыпка производится слоями по 30–40 см с тщательным уплотнением. После этого остается только сделать вокруг дома отмостку, и МЗЛФ будет готов к дальнейшей длительной эксплуатации..

Какие решения доступны для поверхностных и глубоких фундаментов?


Фундамент глубокий

Если грунт слишком мягкий и плохого качества, вам, возможно, придется подумать о строительстве глубокого фундамента, а это означает, что нагрузка, которая будет нести, будет ложиться на более глубокие несущие слои. Здесь действуют другие силы, нежели те, что действуют на поверхностный фундамент. Глубокие фундаменты часто строятся с помощью свайных систем и становятся стабильными за счет воздействия точечного опорного давления или поверхностного трения, возникающих при забивке, бурении или забивании свай.

Существует широкий спектр продуктов и решений для различных типов глубоких фундаментов. Классические и распространенные решения включают использование вытесняющих свай, шнековых свай и микробвай. Некоторые из этих типов свай обычно используются для строительства из монолитного бетона, это означает, что бетон заливается на строительной площадке. Благодаря этим решениям фундамент может достигать глубины до 30 метров.

Вытеснение свай:

Эти сваи также можно закладывать в землю без каких-либо земляных работ или удаления материала.Эти сваи укладываются в землю с помощью трамбовки, вибрационной забивки, вдавливания, забивания или комбинации этих различных процедур.

Шнековые сваи:

В отличие от вытесняющих свай, при использовании шнековых свай земля удаляется с помощью «червяка», а затем образовавшаяся в результате этого яма заполняется стальной арматурой и бетоном.

Микросвай:

Оба вышеупомянутых типа свай попадают в эту категорию. Все они имеют небольшой диаметр (внешний диаметр шнековых свай меньше 300 мм, а внешний диаметр забивных свай меньше 150 мм), и их обычно можно вставить в грунт с помощью небольшого бурового или трамбовочного оборудования.

Кроме того, помимо этих свайных решений, существуют и другие варианты, когда речь идет о строительстве глубоких фундаментов, например, фундаменты колодцев.

Винты заземления как универсальное строительное решение

Но есть инновационное и альтернативное решение, которое можно использовать как для поверхностных, так и для глубоких фундаментов: шурупы для заземления. Шурупы для заземления - это, по сути, сваи из оцинкованной стали, которые погружаются в грунт с помощью отвертки для заземления.Заземляющие винты приобретают устойчивость за счет поверхностного трения о вал трубы и за счет сцепления приварной резьбы с полом. Это означает, что нет необходимости перемещать землю или использовать бетон во время строительства. Более того, нет необходимости в комплексном заделке почвы. Это означает, что винты заземления имеют значительные преимущества по сравнению с бетонным фундаментом.

Благодаря своей конструкции, заземляющие винты могут использоваться для точечных фундаментов под поверхностный фундамент и для экономичных глубоких фундаментов для малых и средних строительных проектов, особенно в областях жилищного строительства, модульного строительства и инфраструктуры.Несущая способность обычно эквивалентна обычным бетонным растворам. Вы можете строить на большой глубине с помощью продуктов KRINNER серии V, которые представляют собой отдельные элементы, которые можно соединять друг с другом. С помощью подходящих отверток для заземления от KRINNER вы можете построить свой фундамент на удобной стройплощадке.

Винты заземления также можно использовать для соединения глубокого фундамента с наземным фундаментом. Лучше всего это сделать с помощью комбинированного свайно-плотного фундамента.При использовании болтов заземления под фундаментными плитами чувствительность к осадке значительно снижается по сравнению с обычным наземным фундаментом, и на фундаментные плиты оказывается меньшее давление, поскольку винты заземления также несут часть нагрузки. Это означает, что винты заземления являются экономичным вариантом как для поверхностных, так и для глубоких фундаментов, а также для комбинированных фундаментов.

Метод расчета несущей способности композитного фундамента из песчаных свай в слое илистого грунта с учетом уплотнения

При строительстве песчаных свай часто применяется обсадная труба, то есть метод слива нижнего конца.При сооружении песчаной кучи в обсадной трубе делается полость, нижняя часть обсадной колонны закрывается, а полость расширяется в слое илистого грунта за счет механического статического давления и вибрации. Затем, когда обсадная труба поднимается, клапан в нижней части обсадной колонны автоматически открывается, и полость заполняется песком, образуя кучу песка. Этот процесс можно упростить до расширения полости. В данном исследовании эта теория была использована для расчета увеличения несущей способности фундамента в слое илистого грунта, вызванного строительством песчаной сваи.

Теория расширения полости и основные допущения

Завершенная песчаная куча предполагалась идеально цилиндрической, а ее размер полностью соответствовал проектным требованиям. Процесс строительства песчаной кучи был выполнен, как показано на рис. 2.

Рисунок 2

Анализ теории расширения полости 3 был основан на следующих допущениях: (1) масса грунта идеальная, однородная, и изотропный эластичный пластиковый корпус; (2) небольшая полость расширяется в бесконечную массу почвы; (3) критерий текучести почвы - критерий текучести Мора – Кулона; (4) давление грунта на стенку полости статическое до расширения; и (5) куча песка сделана из чистого песка без силы сцепления, и деформация текучести не учитывается.

Основные уравнения

Радиальное напряжение грунта вокруг сваи обозначалось \ (\ sigma_ {r} \), окружное напряжение - \ (\ sigma _ {\ theta} \), а конструкция песчаной сваи Процесс был упрощен до задачи осевой симметрии плоской деформации. Полярные координаты использовались без учета начального поля напряжений, и дифференциальное уравнение равновесия было получено следующим образом:

$$ \ frac {{d \ sigma_ {r}}} {dr} + \ frac {{\ sigma_ {r } - \ sigma _ {\ theta}}} {r} = 0.$$

(1)

Геометрическое уравнение:

$$ \ varepsilon_ {r} = \ frac {{du_ {r}}} {dr}. $$

(2)

В фазе упругой деформации функция напряжения \ (\ psi \) считалась функцией только радиальной координаты r :

где \ (r \) - радиальная координата, а L - граница постоянный.

На стадии пластической деформации параметры выбраны как консолидированные недренированные параметры, использовался критерий текучести Мора – Кулона:

$$ (\ sigma_ {r} - \ sigma _ {\ theta}) = (\ sigma_ {r } + \ sigma _ {\ theta}) \ sin \ varphi + 2c \ cos \ varphi.{2}}} {E} \ frac {p} {r} = \ frac {(1 + v)} {E} r \ sigma_ {r}, $$

(8)

где \ (r \) - радиальная координата, \ (u_ {r} \) - радиальное смещение, \ (R_ {i} \) - начальный радиус полости, \ (p \) - начальный радиальное напряжение, E - модуль упругости, а \ (v \) - коэффициент Пуассона. {{\ frac {2 \ sin \ varphi} {{1 + \ sin \ varphi}}}} - Cctg \ varphi.$$

(9)

Удовлетворяя уравнения. (4) и (6) при общих граничных условиях упругости и пластичности было получено следующее уравнение:

$$ \ sigma_ {p} = \ sigma_ {r} = C \ cos \ varphi. $$

(10)

На границе между упругой зоной и пластической зоной смещение общего расширения пластической зоны было получено на основе уравнения. (8):

$$ u_ {p} = \ frac {(1 + v)} {E} R_ {p} \ sigma_ {p}.{2} \ to 0 \), а общее смещение границы пластической зоны относительно невелико.

В приведенном выше расчете начальное поле напряжений не учитывалось. Для илистой почвы увеличение напряжения \ (\ sigma_ {p} = C \ cos \ varphi \), которое привело к тому, что почва перешла в пластическое состояние, очень мало. Чтобы удовлетворить условию, что грунт легко входит в пластическое состояние, диапазон воздействия пластической зоны должен быть большим, чтобы общее смещение границы пластической зоны можно было считать относительно небольшим и упростить следующим образом: \ (u_ {p} ^ {2} \ to 0 \).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *