Армирование свай; варианты и методики укрепления

Армирование свай — варианты и методики укрепления

Опоры для свайного фундамента подразделяются на готовые, т.е. изготовленные в заводских условиях и устраиваемые на месте.

По характеру работы в грунте сваи делятся на висячие и сваи – стойки. Отличие их состоит в том, что свая стойка должна опираться нижним концом на твердый прочный грунт, преимущественно скалистый или плотный глинистый, а висячая свая в основном опирается на грунт своими боковыми поверхностями.

Готовые сваи заводского изготовления забиваются в грунт при помощи сваебойных установок или опускаются в заранее пробуренную скважину. Форма поперечного сечения готовых свай может быть квадратной, многогранной, прямоугольной или полой. Погружение свай в грунт может быть вертикальным или наклонным. Материалом для свай может служить бетон, дерево, металл.

Бетон, как правило, армируется металлическими стержнями и тогда свая называется железобетонной. О том, как производится армирование свай и пойдет речь в этой статье.

Расчет параметров каркаса

Свайный фундамент находит широкое применение при строительстве небольших домов из легких материалов. Чем выше масса постройки, тем шире должно быть сечение опоры. Наиболее часто применяют буронабивные сваи диаметром 30 см.

При расчете количества опор, их сечения и способа армирования нужно учитывать характеристики грунта на строительном участке и массу дома с учетом материалов, применяемых для строительства, мебели, людей, которые могут находиться в доме.

Такой важный этап лучше доверить профессионалам. При неправильных расчетах опора может не выдержать несущей нагрузки от домостроения и деформироваться или разрушиться. Это повлечет за собой в лучшем случае необходимость капитального ремонта, а в худшем варианте развития событий создаст угрозу жизни людей, находящимся в доме.

На устойчивых грунтах, при достижении пласта плотной почвы, достаточно будет свай, сечением 30 см и длиной 2, 5 мм. Для устройства фундамента под домостроения средних размеров понадобится около 40 штук армированных свай.

Какие столбы армируются?

Армированию подлежат все железобетонные свайные фундаменты, которые будут использованы для строительства жилых сооружений, а также построек I класса ответственности.

К таким силовым конструкциям относятся:

  1. Забивные опоры.
  2. Буронабивные и буроинъекционные столбы.
  3. Винтовые бетонные стержни.

С целью экономии собственники могут использовать бетонные сваи без арматуры только в том случае, если их несущая способность и эксплуатационный ресурс удовлетворяет проектным условиям. Как правило, речь идет о строительстве легковесных построек на высокоплотных грунтах, которые могут оказывать незначительной деформирующее воздействие на фундамент.

Например, если буронабивные сваи диаметром 300 мм будут испытывать только вертикальную нагрузку от вдавливания в несущий пласт с высоким сопротивлением, то прочность фундамента будет достаточной без армирования. Металлические винтовые и полые забивные сваи армированию не подлежат.

Особенности для забивных опор

Армирование выполняется на одной производственной линии вместе с остальными этапами изготовления ж/б опор. При этом предприятия могут закупать готовые каркасы у сторонних компании или заниматься их производством самостоятельно. Ближе к концу каркаса пруты загибают к центру, формируя острие сваи.

Для строительства в геологических условиях с высокоплотным грунтом или большим содержанием крупнообломочных пород, острый конец конструкции защищают стальной обоймой. Верхнюю часть каркаса дополнительно оснащают арматурной сеткой с шагом в 50 мм, чтобы укрепить конструкцию для оптимального восприятия ударов молота.

Для изготовления каркаса используют горячекатаные рифленые пруты из стали класса АI и АII (Ø от 12 мм).

Для армирования свай по методу предварительного напряжения применяют металлопрокат из стали марок:

  • 25Г2С,
  • 35ГС,
  • 30ХГ2С,
  • 20ХГ2Ц (Ø12–20мм).

Для буронабивных и буроинъекционных оснований

Необходимость армирования набивного и буроинъекционного основания определяется на этапе проектирования после расчета нагрузок, несущей способности, а также анализа конструкции на возможность деформации.

Армокаркас для фундамента изготавливают из продольной рифленой арматуры класса АI и АII (Ø 10–16 мм). Для горизонтальных перемычек используют гладкий металлопрокат (Ø 6–8 мм).

Соединять конструкции можно двумя способами:

  1. Фиксировать прутья вязальной проволокой.
  2. Использовать сварочный аппарат.

Места сварочных швов защищают и покрывают гидроизоляционным материалом.

Плиточный

Из всех рассматриваемых типов оснований зданий именно плиточный (плавающий) фундамент наиболее нуждается в качественном арматурном каркасе. Фундамент представляет собой плоское изделие из железобетона, полностью повторяющее контуры строения, толщиной всего лишь порядка 30 см. Нужно ли говорить, что только надлежащее армирование фундамента из плит может гарантировать прочность конструкции, её способность выдерживать вес здания иногда в несколько этажей.

Арматурный каркас плиты

Плитный фундамент настоящая находка при возведении зданий и сооружений на сложных почвах. Какие бы процессы не происходили , какие бы локальные зоны пучения или просадок грунта не образовывались, если армирование плиты проведено качественно, верно определён состав бетонной смеси и технология заливки не нарушена, геометрические параметры нашего параллелепипеда (даже несмотря на возможный небольшой наклон) всё равно останутся неизменными. А это гарантирует целостность строения, так как исключает образование зон напряжения в несущих строительных конструкциях. Все напряжения принимает на себя и гасит монолитная плита.

Процесс армирования фундамента: монтируется арматура после того, как вырыт котлован, на его дно уложены песчаная и дренажная (щебневая) подушки, а по периметру установлены щиты опалубки. В дно котлована вбиваются удлинённые вертикальные стержни арматуры, на которых и монтируются вначале нижний, а затем верхний арматурные ярусы. Кстати, снабжать вертикальными отрезками абсолютно все узлы не нужно. Их количество должно лишь обеспечить неподвижность ярусов в пространстве в процессе заливки и уплотнения.

После того как армирование фундамента закончено, конструкция заполняется бетоном по верхний край опалубки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Технология армирования

Глубина скважин, в которые укладывается бетон, в индивидуальном строительстве редко превышает 2,5 – 4 м. Во избежание осыпания грунта в забой при армировании, бетонировании используется опалубка. Наиболее популярны цилиндры из рубероида, полиэтиленовые, асбоцементные трубы. Армирование буронабивных свай производится в несъемную опалубку, что позволяет снизить защитный слой бетона. Кроме того, полимерные трубы решают несколько задач:

  • гидроизоляция бетонной конструкции;
  • снижение выдергивающих усилий (грунтам сложно зацепить гладкий материал), но в тоже время это снижает несущую способность сваи, т.к. уменьшается боковая сила трения;
  • предотвращение обваливания породы на забой.

При монтаже свайного фундамента необходимо руководствоваться нормативными документами:

  • СП 24.13330 – фундаменты свайные;
  • СП 28.13330 – антикоррозионная защита;
  • СП 45.13330 – фундаменты, основания, эксплуатирующиеся в земле;
  • Ведомственные и отраслевые руководства по проектированию;
  • планы ППР, технологические карты (типовые) на производство работ.

В зависимости от размера скважины, вертикальных нагрузок, крутящего момента процент армирования составляет 0,4 – 3%. Например, при выборе бетона В25 для свай диаметром 30 см потребуется:

  • 3% армирование при расчетном моменте в пределах 70 тс*м;
  • 2% при 60 тс*м;
  • 1% при 30 тс*м;
  • 0,4% при 15 тс*м.

При увеличении диаметра скважины до 40 см (обычно максимальный размер оснастки ручного инструмента или мотобура) этот же процент армирования допускается при моментах, увеличенных в 1,2 раза.

Читайте также  Пайка материнской платы

Схемы армирования

Величина и вид нагрузок свайного фундамента существенно влияет на расход арматуры. Например, если сваи диаметром 30 см испытывают исключительно вертикальное вдавливание, опираясь на пласт с высокой несущей способностью, ствол может не армироваться, прочность бетонного стержня достаточна для обеспечения устойчивости конструкции.

Головная часть армируется всегда, чтобы вертикальные прутки, изогнутые под прямым углом, позже были связаны с каркасом монолитного ростверка или плиты (плитный ростверк). Причем, конструкция утапливается в бетон уже после укладки смеси. Характеристики каркаса для головной части свайного фундамента следующие:

  • длина стержней – 1 – 1,5 м;
  • количество прутков – 4 – 7 штук;
  • спираль, хомуты – не обязательны;
  • выпуск для ростверка – 50 см для свай диаметром 30 – 40 см;

Если в схеме при расчетах появляется горизонтальные нагрузки с неизбежными для них крутящими моментами, каркас должен погружаться на всю глубину скважины, в схему армирования свайного фундамента добавляются следующие элементы:

  • хомуты – квадрата (обычно для 30-40 см диаметра), кольца (большие диаметры);
  • пластиковые прокладки – различной формы, изготавливаются промышленностью.

Вязка каркаса для сваи.

Хомутами каркасам придается необходимая пространственная геометрия, прокладками обеспечивается защитный бетонный слой, чтобы предотвратить разрушение металла от коррозии. Шаг хомутов составляет 30 – 70 см, увеличивается в средней части, снижается на забое, устье. Пример простейшего расчета минимального процента армирования выглядит следующим образом:

  • площадь сечения сваи 40 см диаметра – 3,14 х R2 = 3,14 х 202 см = 1256 см2
  • минимально допустимый процент – 0,4% х 1256 см2 = 5 см2
  • максимально допустимый процент – 3% х 1256 см2 = 37, 68 см2
  • сечение арматуры из таблиц ГОСТ – 2,01 см2 для 16 мм прутка, 1,54 см2 для 14 мм стержня, 1,13 см2 для 12 мм арматуры.

При минимально возможном коэффициенте для каждой свае потребуется 4 стержня 14 мм диаметра или 5 стержней 15 мм диаметра. Для максимально допустимого потребуется 18 прутков 16 мм, 24 арматуры 14 мм либо 33 стержня 12 мм.

На практике в частном домостроении обычно используют 4-6 стержней, 4 это минимальное число прутков. Защитный слой обеспечивается креплением на арматуру специальных пластиковых прокладок, отделяющих металл от опалубки.

Выбор арматуры

Согласно СП 63.13330 для свайного фундамента применяется арматура, соответствующая ГОСТ 5781 классов:

  • А3 – маркируется А400 либо А500, имеет рифленую поверхность, повышенное сцепление с бетоном, предназначена для вертикальных стержней каркаса;
  • А1 – гладкая, используется в хомутах, обозначается А240.

Длину стержней вычисляют сложением глубины скважины, высоты ростверка над землей, 50 см, необходимых для заделки в ростверк изогнутой части. Длину хомутов определяют, исходя из конфигурации (кольцо, квадрат).

Обычная арматура изготавливается из сталей 35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс, она для сварки не предназначена, связывается проволокой. Специальная арматура имеет в обозначении букву С (например А400С), создается из легированных сталей, не изменяющих свойств в сварочных стыках.

Каждая заглубленная в землю конструкция свайного фундамента диаметром 40 см имеет конкретную несущую способность, зависящую от сопротивления грунта под подошвой и на всем ее протяжении (боковое трение).

Поэтому застройщику остается подсчитать сборную нагрузку здания (вес всех элементов силового каркаса, снеговые/ветровые нагрузки из таблиц СП, мебель, прочая эксплуатационная нагрузка), разделить ее на несущую способность сваи, чтобы получить необходимое количество скважин свайного фундамента.

Учитывая минимальную длину свай, диаметр отверстий в земле (обычно 40 см) в индивидуальном строительстве, рекомендуется обеспечить двукратный прочностной запас. Например, ввиду высокой стоимости геологических исследований, шурф в пятне застройки выкапывается самим застройщиком, состав почвы определяется на глаз. Чтобы компенсировать погрешность, недостаточную длину, малый диаметр (30-40 см), специалисты рекомендуют:

  • умножать вес стен, перекрытий на 2, это примерно равно массе снежного покрова, жильцов, мебели, оборудования, ветровых нагрузок;
  • для СИП панелей, каркасных конструкций лучше использовать коэффициент 3, так как они очень легкие.

Итоговую цифру сборных нагрузок дополнительно умножают на 1,3 для гарантированного прочностного запаса. На практике для легких одноэтажных построек расчеты показывают, что одна – две 30 см сваи, имеющие длину 2,5 м, полностью выдерживают вес коттеджа при условии гарантированного достижения несущего пласта.

Изготовление каркасов

Технология армирования свайного фундамента секретов практически не имеет, нужно просто соблюдать последовательность действий:

  • изгибание хомутов – диаметр колец или квадратов должен быть на 4 – 8 см меньше внутреннего диаметра опалубки, чтобы обеспечивать 2 – 4 см защитный слой, соответственно;
  • крой вертикальных стержней – длину выбирают в зависимости от высоты ростверка, глубины забоя, добавляя 50 см на изгиб для связки с каркасом ростверка;
  • вязка – крепление проволокой прутков к хомутам через 30 – 70 см.

Приспособление для вязки арматуры.

После чего, остается надеть на хомуты несколько пластмассовых прокладок по периметру, опустить каркас на всю длину внутрь опалубки, уложить бетон.

Данные рекомендации пригодятся индивидуальным застройщикам при самостоятельном армировании буронабивных свай. Позволят избежать ошибок, заложить достаточный прочностной запас для максимально возможного эксплуатационного ресурса здания.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Какие сваи армируются

Армирование забивных конструкций

Изготовление свай забивного типа осуществляется на производственной линии, где выполняются все стадии их формирования, включая укрепление арматурным каркасом. Создание армокаркаса может выполняться как на заводе, изготавливающем ЖБИ, так и на предприятиях, специализирующихся на металлопрокате, у которых завод закупает арматурную заготовку.

Армокаркас при производстве сваи размещается внутри металлоформы — специальной опалубки, разделенной продольными бортами на отсеки, соответствующие размерами форме изготавливаемых свай. После укладки арматурных каркасов отсеки металлоформы заполняются бетоном, и опалубка транспортируется в камеру пропарки, где при повышенной температуре происходит отвердевание бетона. После набора бетоном нормативной прочности сваи, посредством лебедочных механизмов, изымаются из металлоформы и складируются на месте хранения.

Армирование буронабивных и буроинъекционных конструкций

Данные виды свай изготавливаются в почве непосредственно на территории строительного объекта, там же происходит и их армирование.

Методика армирования набивных и инъекционных конструкций отличается лишь последовательностью реализации технологических операций:

  • При монтаже свай буронабивного типа первоначально в грунте пробуривается скважина, после проходки полости на требуемую глубину в нее с помощью крана устанавливается продольно-поперечный армокаркас. Далее в устье скважины монтируется бетонолитная труба и полость заполняется бетонной смесью;
  • Скважины для буроинъекционных свай разрабатываются специальными буровыми колоннами, во внутренней части которых присутствует канал для нагнетания бетона. Заполнения полости бетоном происходит сразу же по завершению ее проходки, и уже в бетон посредством вибропогружателя загружается каркас из арматуры.
Читайте также  Шведская стенка для маленькой квартиры

Технология армирования набивных железобетонных конструкций при их самостоятельном изготовлении практически не отличается от вышеприведенной, за исключением того, что все технологические операции выполняются вручную.

Что нужно знать про свайный фундамент?

Фундамент на буронабивных сваях идеально подходит для небольших частных строений. Причем плюсы здесь очевидные: уменьшение финансовых затрат, повышение безопасности и долговечности постройки. Нагрузка на фундамент будет идти равномерно, даже самое сложное строение его не исказит. Следует подчеркнуть, что согласно снип, каркас для армирования может быть круглой или квадратной формы сечения.

Несмотря на доступность сделать процесс армирования своими руками, это достаточно сложная процедура, нужно знать много нюансов:

  • Обнаружив на дне пробуренной скважины воду даже в малых количествах, она должна быть немедленно откачена, еще перед заливкой бетона;
  • Труба из рубероида обязательна для подвижных почв. Когда застывает бетон, он не должен смешиваться с водой, иначе жидкость потечет в почву, что может привести к постепенному разрушению конструкции. Без рубероида действие мороза будет сильнее проявляться на сваях. Бетон должен быть постоянно влажным до полного застывания. Если он сухой, то нарушаются его прочностные способности. Только рубероид способен предотвратить утечку цементного молока в грунт;
  • В процессе соединения ростверка со столбами вертикальные стержни располагаются выше высоты заливаемых свай. Расстояние равняется +3 см к высоте ростверка;
  • Через ростверк передается основная нагрузка постройки на грунт. На пучинистой почве его устанавливают на высоте 120-200 мм;
  • После установки каркаса в скважину бетон лучше подавать слоями.

Для почвы с большим, частым горизонтальным движением свайные фундаменты не подойдут. Зато он незаменим для грунта с неглубоким слоем промерзания. В частном домостроительстве буронабивные сваи гораздо практичнее и надежнее забивных. В самых сыпучих грунтах первые гарантируют фундаменту полную безопасность, значит, и дом будет в порядке. Такой фундамент вне всякой конкуренции среди других типов оснований, а срок эксплуатации превосходит в несколько раз службу винтовых установок.

Рассмотрим создание пространственного каркаса для армирования сваи.
Обязательно учитывайте защитный слой бетона (3 – 5 см). Слой между арматурой и внешней поверхности железобетонного изделия. Ваш каркас должен быть меньше, чем внутренний размер опалубки, для обеспечения защитного бетонного слоя.
Длина продольной арматуры должна быть больше длины сваи минимум на 35 см.
Покрытие арматуры антикоррозионным составом продлит фундаменту срок службы.
Рекомендуем сделать так:

  • нарубить в размер продольные прутки;
  • загнуть на оправке хомуты (подготовьте все хомуты, хотя бы на 1 сваю);
  • если армируется забивная свая, то отступите с концов расстояние под усиление сетками и для конической обоймы на острие;
  • закрепите хомут (сваркой или проволокой), отступите на шаг поперечной арматуры и закрепите следующий хомут, следите чтоб каркас не потерял форму;
  • если армируется забивная свая, закрепите сетки на навершии и обойму на острие, монтажные петли и центрующий штырь если он используется.

Армирование плитного фундамента

При расчете необходимого количества арматуры, нужно воспользоваться типом и формой будущего основания. Эти характеристики железобетонной основы можно получить, определившись с будущей нагрузкой на фундамент и несущими характеристиками почвы. Часто используются ребристые прутья в горизонтальных и вертикальных поясах, т.е. арматура класса А3 с толщиной 10 мм.

При обустройстве армирующих поясов можно использовать прутья и большей толщины. Ведь чем они толще, тем фундамент получится прочнее. Также проектировщик при расчете должен учесть особенности почвы, тип будущего здания, его этажность и площадь. Если грунт плотный, то степень деформации основания будет меньше. Если же почва рыхлая, тогда в сваях и в ростверке нужно применять арматуру с диаметром 14-66 мм и более.

Шаг сетки для всех типов армирования составляет 20 см.