Пальові фундаменти - це... Пристрій, види, порядок розрахунку та монтажу

Пальові фундаменти - це... Пристрій, види, порядок розрахунку та монтажу

Вибір технології влаштування фундаменту залежить від безлічі техніко-експлуатаційних вимог, які описуються в проектному рішенні з урахуванням характеристик місця будівництва. Поряд з традиційними усталеними технологіями капітальної споруди сьогодні все частіше застосовуються полегшені методи створення основи під будівлю. У дану категорію можна включити і пальові фундаменти. Це конструкція дрібного закладення, яка не вимагає розробки котловану, але зате обмежується в несучій здатності. Для широкого ряду інженерних споруд і будівель це раціональний варіант базування на ґрунті, але великі будинки і котеджі, наприклад, на такій основі будувати не можна.

Загальні відомості про технологію

Використання стовпчастих конструкцій як несучих елементів давно практикується в будівельній сфері. Але якщо раніше такі методи влаштування фундаменту застосовувалися в основному до господарських будівель і функціональних споруд, то сьогодні завдяки оптимізованій технології розподілу навантажень цей спосіб знаходить своє місце і в проектах житлових будинків. Інша справа, що навантаження повинні відповідати несучому потенціалу платформи. Ця невідповідність часто і стає головним обмежувальним фактором при використанні технології. Параметри пристрою системи регулюються документом СП 24.13330 про пальові фундаменти та актуалізованою редакцією СНіП 2.02.03-85. Згідно з технічними нормативами, головне призначення паль - з поверхні забезпечувати прорізання ґрунту і передавати діючі зверху навантаження на нижчолежні пласти. Іншими словами, пальові елементи приймають на себе масу споруди, забезпечуючи стабільність при статичних і динамічних навантаженнях.

Конструкція фундаменту

У плані конструкційного пристрою технологія досить проста, що, зокрема, сприяє її поширеності. В основі фундаменту знаходиться група паль, які встановлюються в ґрунтових шарах по периметру будівельного майданчика. Способи і формати виконання цієї частини можуть бути різними, наприклад, одним з найпростіших у технічному виконанні вважається свайно-забивний фундамент, який встановлюється ручним способом без машин і спеціального обладнання. Верхню частину конструкції формує ростверк. На його залізобетонній або бетонній базі розподіляється навантаження по всій площі. Вузли з 'єднання оформляються перемичками і кріпаками відповідного формату - залежно від типу паль і конфігурації ростверку.

Матеріали пальових елементів

Переважно використовуються металеві палі як найбільш надійні і довговічні. Вони витримують високу напругу, проявляють динамічну стійкість при сейсмічних навантаженнях і легко монтуються в ґрунтах різного типу. Найближчою альтернативою металу в плані техніко-фізичних якостей можна назвати бетон. Такі палі не схильні до корозійних процесів, не вимагають застосування спецтехніки для впровадження в ґрунт і відрізняються довговічністю. Однак бетон не рекомендується використовувати в місцях з сейсмологічною активністю або в інших зонах нестабільної експлуатації пальових фундаментів. Це небезпечно через високі динамічні навантаження, які руйнівно діють на структуру бетону. Але в контексті використання інших типів паль проблемний ґрунт якраз і є цільовим місцем застосування стовпних фундаментів в принципі. Це обумовлено тим, що традиційні стрічкові та монолітні бетонні конструкції в таких умовах можуть деформуватися.

Практикується і будівництво дерев 'яного пальового фундаменту з бруса ялиці, листяниці або сосни. Зрозуміло, до будівельних робіт допускається тільки спеціально відібраний пиломатеріал із захисними просоченнями, антипіреновими та біологічними покриттями. На такій базі можна будувати і лазні з сараями і госпблоком, і одноповерхові житлові будинки.

Види фундаментів на палях

Існує безліч конструкційних виконань таких фундаментів, відмінності між якими переважно лежать в області класифікації безпосередньо паль. Але основу несучої бази з точки зору взаємодії з каркасом цільового об 'єкта все ж більшою мірою формує ростверк, від якого і варто відштовхуватися у визначенні різновидів пальових фундаментів. У СП 24.13330 зазначається, що ростверк - це конструкція, призначена для об 'єднання пальових голів з метою рівномірної передачі навантаження.

За характером механічної взаємодії несучої підошви з утримуваною конструкцією можна розрізняти основні види фундаментів з ростверком на палях. Можлива гнучка або жорстка зчіпка залежно від технології зачіпки паль і кріплення до нижнього перекриття будинку. В умовах високих динамічних навантажень (природних коливань і вібрацій ґрунту) рекомендується застосовувати гнучку або м 'яку зчіпку, яка зробить демпфуючу дію і нівелює вплив навантажень. Жорстка зв 'язка себе краще проявляє в умовах статичних навантажень без вібрацій.

Матеріал виготовлення ростверку

Застосовуються бетонні, залізобетонні, металеві та дерев 'яні конструкції. Найчастіше перевага надається ЖБ-конструкціям як найбільш надійним, хоча їх не можна поєднувати з дерев 'яними палями, і в силу дорожнечі армований бетон замінюють металевими елементами.

Розташування відносно ґрунтової поверхні

Мова йде про висоту підйому ростверка над землею. Ця величина повністю залежить від місцевого рельєфу, характеристик ґрунту і вимог до несучих здібностей конструкції.

Способи встановлення паль

За принципом пристрою в ґрунтовому масиві розрізняють такі види паль:

  • Забивні. Використовується технологія забивки несучого стрижня, яку, як вже було зазначено, може реалізувати і невелика бригада робітників. Якщо ж мова йде про великоформатних палях, то без спеціальної техніки обійтися не вдасться. До слова, дерев 'яний пальовий фундамент можна спорудити тільки шляхом забивання паль. Далі в якості посилення може застосовуватися техніка поясного армування несучої бази.
  • Набивні. Особливий різновид паль, які встановлюються в трубчастій основі. Спочатку формуються отвори в ґрунті механізованим способом, після чого в них занурюються циліндричні трубчасті стовпи з бетону або азбестобетону. Далі в них заливається бетон з армуючими прутами.
  • Бурові. Переважно гвинтові палі, які закручуються в грунт ручним або машинним методом. Зазвичай застосовуються тонкі стрижні, але у великій кількості.

Проектування фундаменту

Всі технічні параметри і нюанси пристрою пальової фундаментної конструкції описуються в проектному рішенні. В якості вихідних даних застосовуються матеріали геодезичних і гідрометеорологічних досліджень, а також результати геологічних досліджень. У комплексі ці відомості дозволяють скласти технологічну карту ґрунту і підібрати до неї оптимальний спосіб влаштування інженерної конструкції. Як наголошується в СП зі пальових фундаментів, характеристики несучих елементів з розмірними параметрами визначаються з урахуванням можливих інженерно-геологічних і гідрогеологічних змін. В оцінках і прогнозах береться до уваги і фактор майбутнього впливу навантаження від побудованої будівлі на грунт.

Вказівки для обрахунку навантаження

Основний розрахунковий параметр - плановане навантаження на палі, яке має відповідати несучій здатності фундаменту. Враховуватися повинні і зусилля від власної маси паль, яке визначається коефіцієнтом динамічності:

  • 1,25 - при розрахунку на розкриття і формування тріщини.
  • 1,5 - при оцінці міцнісної величини.

При цьому з точки зору сприйняття загальних навантажень пальові фундаменти - це група стовпних опорних елементів, кожен з яких приймає свою міру тиску. У цьому сенсі фахівці рекомендують відштовхуватися від кількісного показника пальових одиниць у розрахунку на одиницю площі. В середньому на майданчик 10 х 10 м2 потрібен базовий комплект з 25 паль за умови, що глибина залягання складе 2,5-3 м. Інший принцип розрахунку з навантаження свідчить про те, що типова металева паля витримує до 1 000 кг. Здавалося б, залишається раціонально розподілити достатню кількість стрижнів по всій площі, але складність полягає в неможливості точного прогнозування маси будинку з урахуванням облаштування обладнанням, меблями і конструкційними елементами в майбутньому.

Технологія монтажу

Порядок встановлення фундаменту на пальовій базі наступний:

  • Розмічається будмайданчик відповідно до проектного рішення, в схемі якого вказуються точки установки паль.
  • Виконується монтаж несучих стрижнів - забивним, гвинтовим, закладним або вібраційним способом з підключенням техніки або без неї.
  • При необхідності проводиться обв 'язка. Слід пам 'ятати, що пальові фундаменти - це конструкція, в сутності утримувана на стовпах, тому в додатковому укріпленні на поверхні є сенс, якщо воно не перевантажує головки монтажних стовбурів.
  • Облаштування ростверка. Сьогодні в оптимізованих технологіях використовується стикування верхніх частин паль з готовими конструкціями ростверків, які накладаються на систему оголовків в тій чи іншій конфігурації і замикаються кріпильними пристосуваннями.

Ув 'язнення

Застосування несучих стовпів при будівництві фундаменту позбавляє від багатьох технологічних операцій, багато з яких обов 'язкові, наприклад, при влаштуванні стрічкових і монолітних підстав. Досить відзначити відсутність потреби в монтажі опалубки. Тому до першорядних плюсів пальового фундаменту можна віднести економічну доступність і технологічну легкість виконання. Істотною перевагою таких фундаментів є і універсальність. Якщо заздалегідь виключити можливість застосування бетонних паль, то теоретично будинки на такій базі можна будувати на різних проблемних ґрунтах, у тому числі піщаних і глинистих. Якщо ж звернути увагу на недоліки, то головним з них буде обмеження за несучою здатністю, яке не дозволяє зводити багатоповерхові і просто великі споруди з масивними конструкціями.