Пальові фундаменти - плюси і мінуси, види, СНиП (сп)

Фундамент палі - це фундамент, в якому навантаження, створювана будівлею, передається на підставу через численні вбиті або угвинчені в грунт палі. У цій статті ми детально розповімо про види паль, плюси і мінуси фундаментах і багато іншого, що може знадобитися для будівництва приватного будинку або лазні.

Забивні і вдавлювані:
- дерев'яні;
- сталеві;
- бетонні та залізобетонні.

Ці палі занурюються в грунт без його разбуривания - в основному за допомогою ударних, вібраційних або віброударні машин. У приватному житловому будівництві вони використовуються рідко.

Вібропогружаемие палі-оболонки із залізобетону. Після занурення з таких паль спочатку витягають грунт, а потім заповнюють їх порожнину бетонної сумішшю.

Набивні з бетону та залізобетону. Їх отримують, заливаючи бетонну суміш в порожнину, яку фактично вибивають в грунті. Знову-таки рішення для капбудівництва.

Бурові залізобетонні. Такі палі отримують, заливаючи пробурену в грунті порожнину бетоном або встановлюючи в нього готову залізобетонну конструкцію. Іноді використовуються в свайно-стрічкових фундаментах малоповерхових будинків.

Гвинтові сталеві палі з оголовками. Їх виготовляють на заводах, а потім встановлюють, угвинчуючи в грунт. Після установки порожнину таких паль заливається бетонною сумішшю. Саме пальові фундаменти з гвинтових паль використовуються при будівництві приватних будинків найчастіше. Тому ми будемо говорити переважно про них.

Повнотіла забивна паля з бетону або залізобетону круглого перетину;
Пустотелая забивна паля з бетону з порожниною квадратного перетину;
Пустотелая забивна паля з бетону або залізобетону з повністю круглого перетину;
Повнотіла забивна паля з бетону або залізобетону прямокутного перетину;
Набивна паля зі звичайною п'ятою;
Камуфлетного паля;
Паля з шарнірно-розкриваються упорами;
Гвинтові паля.

Свайний або, в нашому випадку, свайно-гвинтовий фундамент являє собою кілька десятків (для приватного будинку від 20 до 60) паль, угвинчених в грунт і пов'язаних між собою ростверком. Ростверк грає важливу роль: він дозволяє рівномірно розподілити навантаження від будівлі на все палі і перетворює їх в єдиний фундамент. Такий фундамент називають також свайно-ростверкових. Альтернатива ростверку - свайно-стрічковий фундамент, в якому палі пов'язані між собою бетонної стрічкою. У свайно-стрічкових фундаментах звичайно використовуються залізобетонні палі бурові палі.

Плюси і мінуси пальових фундаментів

Слід зазначити, що всі плюси і мінуси відносні і мають різне значення в різних умовах. Так, на скельних підставах з високою несучою здатністю складності з вгвинчуванням або вбивання паль помітно перекривають їх численні переваги.

Плюси пальових фундаментів

можливість використання на будь-яких підставах включаючи болотисті грунти, грунти схильні до морозному пученію, грунти з малою несучою здатністю і т.п;
можливість підняти будинок на будь-яку висоту - важливо на затоплюваних територіях;
доступна ціна - фундамент палі для каркасного будинку обходиться дешевше стрічкового;
висока швидкість монтажу - досвідчена бригада може повністю зібрати пальових конструкцію за один-два дні;
малу вагу.

Мінуси пальових фундаментів

порівняно невелика несуча здатність - важке будівлю зажадає забити таку кількість паль на таку глибину, що стрічковий або плитний фундамент обійдеться дешевше.
необхідність проведення попередніх інженерно-геофізичних досліджень. У перекладі на російську мову: вам треба знати, в яких грунтах буде знаходитися паля, на яку підставу вона буде спиратися і як ці ґрунти будуть змінюватися в залежності від сезону;
нерівномірність усадки різних частин фундаменту;
необхідність створення цокольних конструкцій для зміцнення утеплювача і обробки цоколя;
необхідність створення продухов для вентиляції підпільного простору;
простір під будинком привертає тварин (влітку під будинком прохолодно, а взимку тепліше, ніж просто на вулиці);
складності у використанні бетонних плит для перекриття першого поверху.

Зверніть увагу на нерівномірність усадки. Ця нерівномірність пов'язана як з неоднорідністю ґрунту, так і з тим, що будинок створює різні навантаження на різні палі. У стрічкових і плитних фундаментах ця нерівномірність перерозподіляється в тому числі і в товщі фундаменту і тому навантаження на підставу виходить практично рівномірною. У пальових фундаментах навантаження на різні палі можуть відрізнятися дуже значно. Тому фундаменти на палях добре підходять для будинків, які не бояться нерівномірної усадки (каркасні та колод будинки) і абсолютно не годяться для будинків з цегли і бетонних блоків. Обв'язка у вигляді ростверку частково компенсує нерівномірність усадки, але тільки частково.

Всі перераховані вище проблеми вирішені в свайно-стрічковому фундаменті. Поєднання мелкозаглубленних стрічки з палями підвищує несучу здатність фундаменту, робить його більш жорстким і дозволяє рівномірно розподілити навантаження по більшій площі.

Ціна пальового фундаменту

Ціна - штука непостійна в часі і просторі, але все ж ми дамо пару цифр для орієнтування:

свайно-гвинтовий фундамент для лазні 5х6 в Московській області на сухий супеси - 35 ... 45 тисяч рублів;
свайно-гвинтовий фундамент для каркасного будинку 8х10 з оголовками і обв'язкою двутарвовой балкою (матеріали + робота) на сухий супеси - 120 ... 150 тисяч рублів.

Ростверк додає до ціни фундаменту ще 10 ... 20% в залежності від висоти і використовуваного матеріалу.

Розрахунок пальового фундаменту

Повноцінний розрахунок пальового фундаменту досить складний. У досвідченого проектувальника з потрібним програмним забезпеченням і всіма даними він займає від кількох годин до кількох днів, а звичайного людині спочатку доведеться витратити кілька днів на вивчення теорії та методичних рекомендацій. На щастя, фундамент звичайного приватного будинку можна розрахувати за спрощеним алгоритмом, розібратися в якому може кожен.

Завдання фундаменту - рівномірно розподілити навантаження, створювану вагою будинку, на підставу. Якщо несуча здатність підстави виявиться недостатньою, фундамент буде продавлювати грунт і просідати - швидше за все, нерівномірно. В екстремальному випадку це призведе до часткового і навіть повного руйнування будівлі.

Для прикладу розрахуємо фундамент для одноповерхового каркасного будинку з двосхилим дахом з металочерепиці. Розмір будинку - 10х10, висота коника над перекриттям - 2 метри, покрівля виходить за межі стін на 50 см з усіх боків. Схема розміщення внутрішніх стін представлена на малюнку:

Висота стелі на 1 поверсі - 3 метри. Будинки розташовані в Московській області, грунти на ділянці - сухий легкий суглинок по всій глибині і площі.

Розрахунок мінімальної кількості паль

При проектуванні фундаменту будинку слід розміщувати палі:

на кутах зовнішнього периметра;
в точках перетину зовнішніх і внутрішніх стін;
в точках перетину внутрішніх стін.

При цьому відстань між палями не повинно перевищувати 3 метри

На малюнку зображений план будинку розміром 10 х10 метрів. Розміщуємо палі, як описано вище. Виходить 12 штук:

Як бачите, в деяких місцях відстань між палями перевищує 3 метри. У цих місцях необхідно встановити додаткові палі. Разом 25 штук.

Тепер необхідно дізнатися, чи витримають ці 25 паль масу будинку і чи витримає грунт під ними.

Розрахунок навантаження, створюваної будинком

Ключовим параметром при розрахунку є сумарна маса будинку і фундаменту. Приймемо її як M.

Маса елементів будинку визначається за таблицями:

Питомі маси конструкцій будинку, 1м2 для розрахунку навантаження на фундамент

Отже, маса нашого будинку включає в себе масу наступних елементів:

каркасні стіни: периметр 64 метра * висота 3 метри на 50 (беремо максимальну масу квадратного метра стін з утеплювачем) = 9600 кг;
цокольне перекриття по дерев'яних балках з утеплювачем: 100 м2 х 200 кг / м2 = 20 000 кг;
горищне перекриття по дерев'яних балках з утеплювачем: 100 м2 * 100 кг / м2 = 10 000 кг;
покрівля: 129 м2 * 30 кг / м2 = 3870 кг;
снігове навантаження розраховується на проекцію покрівлі, тобто на 121 м2: 121м2 * 100 кг (в Московській області) = 12100 кг;
експлуатаційне навантаження (маса людей меблів і т.п.) 100 м2 * 150 кг / м2 (нормативна максимальне навантаження, на практиці вона завжди менше) = 15 000 кг.

Разом навантаження, створювана будинком на фундамент, складе 70570 кг

Для надійності масу будинку множать на так званий коефіцієнт надійності. При розрахунку пальових фундаментів коефіцієнт залежить від кількості паль і становить:

при використанні від 6 до 20 паль - 1,65;
від 11 до 20 паль - 1,55;
більше 21 палі - 1,4.

На практиці при будівництві будинків використовується від 20 до 40 паль - тому ви можете сміливо брати коефіцієнт 1,4.

Отже, маса нашого каркасного будинку з поправкою становить 98,8 або округлено 100 тонн. Необхідно розрахувати площа підстави, яке зможе прийняти таке навантаження.

Sосн = M * 1,4 / Fгрунта, де Fгрунта - його несуча здатність.

Несуча здатність грунту визначається по таблиці:

Несуча здатність ґрунтів

Додавання середньої щільності

Великий гравелистий пісок

Пісок середньої крупності

Дрібний маловологі пісок

Пластична, вологонасичення супесь

Вологонасичення пластична глина

Рекомендуємо використовувати другу колонку.

Як ми вже відзначали, наш умовний фундамент буде знаходитися в сухому суглинку. Несуча спроможність такого суглинку - 2 кг / см2. Таким чином, опорна площа майбутнього фундаменту повинна складати:

100 000 кг / 2 = 50 000 см2

Розрахунок опорної площі палі

Для прикладу візьмемо найпопулярніші в Росії гвинтові палі діаметром 108 мм. Гвинтові паля складається з стовбура і гвинтовий лопаті. При угвинчуванні гвинтова лопать ущільнює грунт, а після установки палі також служить опорою. Таким чином, за опорну площу гвинтовий палі слід прийняти площа її перетину з урахуванням гвинтовий лопаті. Загальний діаметр такої палі становить близько 30 см, а її опорна площа - 706,5 см2

Для тих, хто забув математику

Площа круга розраховується за формулою π * r2, де r - радіус кола, а П - 3,14

Отже, сумарна опорна площа паль повинна становити 50 000 см2, а площа однієї палі становить 706 см2. Таким чином, нам необхідно: 71 паля.

Насправді паля утримується не тільки за рахунок того, що спирається на підставу, а й за рахунок тертя її стовбура про грунт по всій довжині заглиблення. Проблема полягає в тому, що для обліку цього тертя потрібно занадто складний розрахунок.

Але ж фундамент палі з 71 палі буде коштувати надто дорого! Ми спочатку розраховували на 25!

В умовах нашої задачі варто суглинок середнього складання, а це грунт з досить низьким опором. Якби наш будинок будувався на сухому піску з несучою здатністю 5,5 кг / м2, розрахунок вивів би нас як раз на 26 паль.

Установка пальових фундаментів

Технологія установки пальових фундаментів досить проста, але ми не станемо детально описувати її тут, оскільки про це докладно розповідається в інших матеріалах циклу - «Пальово-гвинтовий фундамент», «Пальово-стрічковий фундамент» і «Пальово-ростверкових фундамент». Коротенько технологія монтажу свайно-гвинтового фундаменту виглядає наступним чином:

Грунт на забудовується ділянки по можливості вирівнюється.
За допомогою кілків і шнурів виконується розмітка. У всіх точках вгвинчування паль встановлюються невеликі кілочки.
Установку паль починають з кутовий палі, яка розташовується в найвищій точці ділянки.
Палі закручуються вручну або машиною з постійним контролем вертикальності.
Після вгвинчування необхідно перевірити, щоб верхні частини всіх паль знаходилися в одній горизонтальній площині.
На верхню частину паль монтуються оголовки. Оголовки приварюють і покривають зверху мастикою, після чого укладають на них два листа руберойду.
Палі з'єднують відрізками куточка 50х50 як показано на малюнку. Куточок приварюють не горизонтально, а під кутом.
На палі монтують обв'язку-ростверк з бруса, однотавровой ілідвутавровой балки. Обв'язка кріпиться до оголовків болтами.

Ось, по суті, і все що ми хотіли розповісти про пальових фундаментах.