Пальовий фундамент, розрахунок кількості паль - калькулятор пальового фундаменту

Що таке пальовий фундамент і з чого він складається

Основою для цього типу фундаменту служать порожнисті сталеві палі, що рівномірно розподіляються по периметру майбутніх несучих стін будинку. Зовнішня поверхня покривається захисним антикорозійним шаром на основі цинку або полімерного матеріалу, а внутрішня поверхня захищається бетоном, що заливається у встановлену палю. Верхня частина паль для фундаменту з'єднується за допомогою зварювання з оголовком, який у свою чергу підтримуватиме ростверк – конструкцію, що поєднує окремі палі в єдину основу. Найчастіше для виготовлення ростверку використовується бетон, сталеві швелери та двотаври, рідше – дерев'яний брус.

На відміну від стрічкового або монолітного фундаменту, також навантаженого по всьому периметру будівлі, для монтажу не знадобиться значний обсяг земляних робіт. Фундамент на палях рекомендується використовувати у таких випадках:

Ґрунти, що знаходяться під будмайданчиком, характеризуються нестійкістю, високою вологістю, усадкою під впливом сезонних факторів;
Забудова проводиться на території зі складним рельєфом, на якому дуже складно чи неможливо встановити звичайні фундаменти;
Кліматичні умови в місцевості, а також рівень ґрунтових вод, згідно з діючими правилами СНиП, змушують споруджувати масивний бетонний фундамент, що вимагає значних грошових вкладень;
При спорудженні каркасної будівлі, як правило, використовується саме пальовий фундамент.

Види паль для фундаменту

Поділ паль за способом будівництва:

За назвою зрозуміло, що ці палі забиваються в ґрунт за допомогою спеціальних механізмів (будівельні пневмомолоти). Їхньою особливістю є той факт, щопри забиванні сила, що впливає неї, береться з розрахунку пальового фундаменту. Таким чином, вона поринає до глибини, на якій знаходиться досить міцний шар ґрунту, здатний витримати розрахункову масу будинку. Даний тип вважається дуже стійким, при забиванні ґрунт навколо неї та під нею додатково ущільнюється. Монтаж забивних паль практично не використовується при будівництві невеликих будиночків та приватних котеджів, оскільки потребує застосування складної спецтехніки.

Вироби складаються із сталевої труби і приварених у нижній частині лопатей або це цільнолита конструкція (що краще в плані довговічності). Лопаті сприяють проникненню в ґрунт при її закручуванні, а після встановлення вони утримують на собі навантаження на пальовий фундамент і не дають їй прокручуватися. У верхній частині виробу знаходяться спеціальні отвори, за допомогою яких паля загвинчується в землю. При цьому цей процес можна здійснити вручну, контролюючи вертикальне положення під час роботи. Внутрішній об'єм заповнюється бетоном для збільшення маси та захисту від корозії.

Порядок встановлення буронабивних паль не передбачає використання готових металоконструкцій. Роль палі в цьому випадку виконує бетон, залитий в попередньо пробурену свердловину. Якщо грунт недостатньо щільний також буде потрібно опалубка. Цей спосіб досить простий у застосуванні та підходить для індивідуального будівництва. Єдиний нюанс: розрахункове навантаження на палю може виявитися занадто високим для обраного в якості основи шару ґрунту.

У подальших прикладах статті, що ілюструють, як точно розрахувати пальовий фундамент, будуть використовуватися параметри граничного навантаження гвинтових паль. У наступній таблиці коротко перерахуємо найпоширеніші маркиданих виробів.

Детально про пальовий фундамент з ростверком

З одного боку, ростверк виконує функцію зв'язного елемента для окремих паль, з іншого – це основа для решти конструкції будівлі. Ростверк і палі умовного фундаменту поєднуються попарно (стрічковий тип зв'язки) або поєднуються всі оголовки (плитковий тип). Ростверк для дому може виготовлятися з таких матеріалів:

Армований бетон. Бетонна стрічка укладається на оголовки паль, що розташовані на рівні землі. Під час проектування також вказуються місця прокладання неглибоких траншей, що проходять углиб ростверку.
Бетонний ростверк підвісного типу. Аналогічний спосіб, при якому між ґрунтом та ростверком залишається зазор. Цей проміжок дозволяє компенсувати можливі коливання ґрунту (у межах норми).
Ростверк із залізобетону. Основою служить двутавр і швелер (для монтажу під несучі стіни СНиП рекомендує) швелер 30.
Дерев'яні бруси. Останнім часом практично не застосовуються.

Як розрахувати кількість паль для фундаменту

Правильний розрахунок кількості використовуваних паль потребує попередньої геодезичної розвідки. Насамперед, необхідно розрахувати рівень промерзання ґрунту в зимовий період, враховуючи, що цей показник відрізняється у різних регіонах. Для міцної установки палі її нижній кінець повинен бути нижчим від цього рівня.

А також необхідно з'ясувати ступінь щільності шарів ґрунту. Чим вища щільність, тим меншу глибину палі слід закладати на етапі проектування. Наприклад, для напівскельних та великоблочних порід вона буде мінімальною (але не менше 0,5 метра), а для піщаних та глинистих ґрунтів доведеться заглиблюватись по максимуму.

Щоб порахувати кількістьі тип паль, що використовуються, необхідно враховувати безліч параметрів. Для спрощення завдання можна використовувати спеціальний онлайн калькулятор, але для загального розуміння процесу краще пройтися по всіх етапах розрахунку самостійно.

1. Обчислення потенційного граничного навантаження на палі

Перед початком розрахунку кількості паль для фундаменту слід з'ясувати несучу здатність окремої палі. Загальний вигляд формули виглядає так:

У цьому випадку W є шуканою фактичною несучою силою, Q – розрахункове значення несучої сили, розраховане для окремої палі за матеріалом, розмірами та характеристиками ґрунту; k – додатковий «коефіцієнт надійності», який розширює експлуатаційний запас фундаменту.

2. Обчислення розрахункового навантаження на палі

Далі нам необхідно знайти параметр Q без якого розрахунок пальового фундаменту неможливий. Розрахункове навантаження визначається за формулою:

Де S дорівнює площі поперечного перерізу лопатей палі, а Ro – це показник ґрунтового опору на глибині розміщення лопатей. Опір ґрунту можна брати з готової таблиці:

Що стосується «коефіцієнта надійності» умовного фундаменту, його величина може змінюватись у межах 1,2-1,7. Логічно, що менше коефіцієнт, тим нижча собівартість фундаменту на етапі проектування, оскільки досягнення заданого значення несучої сили потрібно використання великої кількості паль. Щоб зменшити коефіцієнт слід провести якісний та достовірний аналіз ґрунту на будмайданчику, залучаючи фахівців.

А також для цих цілей використовується методика вкручування еталонної свердловини. Її застосування часто потрібне для розрахунку осаду пальових фундаментів на промислових будмайданчиках і прибудівництві багатоквартирних будівель, як того вимагає БНіП. Але за бажання еталонна свердловина може буритися і за індивідуальному будівництві.

3. Розрахунок навантаження від конструкції будівлі

4. Підрахунок необхідної кількості паль

Перед тим як розрахувати кількість задіяних паль нам потрібно отримати на попередніх етапах дві величини: сукупну масу будівлі (M) і здатність палі (W), що несе, помножену на «коефіцієнт надійності». Значення несучої здатності можна взяти з Таблиці 1. Отже, якщо маса дорівнює 58 тонн, а скоригована несуча здатність палі СВС-108 дорівнює 3,9 тонн, то:

Як показав приклад розрахунку, для будинку вагою 58 тонн знадобиться 15 паль марки СВС-180. Слід зазначити, що це значення приблизно і не враховує правила точного розподілу паль згідно СНіП:

Перші мають бути встановлені в точках перетину несучих конструкцій;
Інші монтуються рівномірно між позначеними кутами;
Мінімальна відстань між окремими палями 3 метри;

Як правило, у процесі проектування з'ясовується, що для дотримання вищеперелічених правил потрібно трохи більше паль, ніж показали розрахунки.

5. Глибина установки паль та відстань між ними

Базове значення глибини установки палі розраховується виходячи з глибини промерзання грунту в конкретно регіоні, плюс 25 сантиметрів. І перед тим як розрахувати пальовий фундамент, необхідно з'ясувати:

Рівень міцності палі за матеріалом та конструкцією;
Несучу здатність ґрунту;
Провести розрахунок осідання пальового фундаменту, що з часом виникає під навантаженням будівлі;
Додаткові параметри (температурний режим протягом року,обсяг опадів, навантаження від вітру та ін.).

Висновок

За допомогою пальового фундаменту можна досить швидко і за невеликі гроші спорудити міцну основу для житлової або нежитлової будівлі. У ряді випадків це єдиний варіант, оскільки такого фундаменту не страшні опади ґрунту, він легко зводиться на складному рельєфі. Крім того, порівняно з традиційним стрічковим або монолітним фундаментом, для монтажу пальової основи не буде потрібний великий обсяг земляних робіт. Якщо провести правильний розрахунок фундаменту, він прослужить протягом десятиліть, не втрачаючи функціональності.