Вконтакте

Одноклассники

Придерживаясь профессионального подхода к строительным работам, в ходе проектирования следует произвести необходимые расчёты.

Они позволят сократить время и силы на выполнение всего объёма задач и существенно сэкономят материалы .

Свайный фундамент из металлических опор с лопастями на конце - самый экономичный и востребованный вид основания для сложных участков рельефа.

Технологические позволяют закончить его устройство за 3 дня, а служить основание будет не менее 100 лет.

Чтобы всё так и произошло, нужно равномерно распределить несущую нагрузку возводимого строения, учесть особенности грунта, уровень промерзания и залегания грунтовых вод.

Как результат в ходе расчётов можно получить:

• высоту винтовых свай;
• глубину их заложения;
• оптимальный диаметр опор;
• общее количество;
• суммарную стоимость расходов.

Вывод: расчёт фундамента экономит время и деньги, гарантирует долговечность сооружения.

Последовательность вычислений

Распространённая методика расчёта винтовых свай по СНиП 2.02.03-85 опирается на геодезические данные по конкретному участку застройки, которые включают сведения о:

• рельефе участка;
• составе и плотности грунта;
• уровне залегания грунтовых вод;
• уровне промерзания грунта;
• объёме сезонных осадков, характерном для данного климатического пояса.

Совет: при невозможности произвести геодезическое исследование в расчётах руководствуются минимально-расчётной нагрузкой.

Чтобы выполнить расчет , сначала вычисляем количество винтовых свай (К ). Для этого необходимо знать:

• общую нагрузку на фундамент (Р ), которая исчисляется по таблицам удельного веса материалов (в кг);
• коэффициент надёжности (k ) как поправку значения нагрузок (на него обязательно умножают Р );
• несущую способность грунта , определяемую по таблице усреднённых нагрузок на винтовые сваи;
• площадь пяты сваи в зависимости от диаметра (по таблице);
• максимально допустимую нагрузку (S ) на одну сваю (по таблице).

Полученные данные подставляют в формулу, согласно которой выполняется расчет фундамента на винтовых сваях: К = P*k/S

Коэффициент надёжности (k) согласуется с количеством свай:

• k = 1,4 - для 11-22 шт;
• k = 1,65 - для 6-10 шт;
• k = 1,75 - для 1-5 шт.

Каждая свая несёт нагрузку, пропорциональную суммарной нагрузке строения.

Используя приведенную формулу, коэффициент и винтовые сваи для фундамента расчет нагрузки и последующее строительство выполняются довольно просто.

Для окончательного расчёта требуется распределить нагрузку под несущими стенами и зонами повышенного давления на фундамент, учитывая :

• тип свай (висячие или стойки);
• показатель кренового усилия.

Справка! Для точных расчётов и профессионального проектирования свайного фундамента в свободном доступе Интернета существуют компьютерные программы StatPile и GeoPile. К ним прилагаются руководство и по 10 конкретных примеров расчёта.

Параметры

Расчет винтового фундамента и нагрузки на него складывается из определения следующих параметров:

1. Масса самого строения (в кг) - величина постоянная:

• стены и перегородки;
• перекрытия;
• крыша.

2. Дополнительный вес - нагрузки временные:

• вес снега, выпавшего на крышу;
• эксплуатационный вес содержимого дома: мебель, оборудование, отделочные материалы, включая людей (в среднем - 350 кг/м²).

3. Правильный расчет нагрузки на свайно-винтовой фундамент невозможен, если не учесть динамические нагрузки (кратковременные):

• создаваемые порывами ветра;
• возникающие в результате осадки строения;
• возникающие при перепадах температур.

О том, как рассчитывается винтовой фундамент дополнительно рассказано на видео ниже:

Виды винтовых свай

По виду сваи бывают:

• широколопастные с литым наконечником (у конуса ᴓ6…14мм) - для малоэтажных построек на простых грунтах;
• многолопастные с несколькими лопастями на разном уровне - для повышенных нагрузок в сложных грунтах;
• сваи переменного периметра - для специфических задач;
• узколопастные с литым зубчатым наконечником - для каменистых почв и вечной мерзлоты.

Справка: меньшей надёжностью обладают стволы из шовных труб с приваренными лопастями.

Технические характеристики

К техническим характеристикам винтовых свай относится:

• длина и материал ствола;
• диаметр ствола;
• вид лопастей, способ их соединения с телом сваи.

Диаметр

Диаметр свайных стволов подбирают из стандартного ряда, соотнося с расчётной нагрузкой:

• ᴓ89мм (лопасть ᴓ250мм) - под несущую нагрузку не выше 5 тонн (каркасно-щитовые строения в 1 этаж);
• ᴓ108мм (лопасть ᴓ300мм) - под несущую нагрузку до 7 тонн (дома из бруса, пеноблоков, каркасные двухэтажные);
• ᴓ133мм (лопасть ᴓ350мм) - под несущую нагрузку до 10 тонн (строения из кирпича, газобетона, швеллера).

Длина

Длину свай подбирают, основываясь на показателях плотности грунта (по таблице) и перепадах высот на участке застройки:

• при залегании суглинков до 1 м от поверхности длина сваи - 2,5 м;
• рыхлый грунт или плывун - длина сваи определяется по длине бура, достигшего плотных слоёв;
• при перепадах высот рельефа длина свай может отличаться на 0,5 м для разных участков.

Количество опор и расстояние между ними

Оптимальное расстояние между опорами:

• 2-2,5 м - для деревянных каркасов и блочных строений;
• 3 м - для домов из бруса и бревна.

Важно: для обеспечения надёжности цоколь строения не должен подниматься над землёй выше, чем на 60 см, а длина сваи должна иметь запас 20-30 см.

Произведя вычисления по формуле К = P*k/S , необходимо распределить положение свай в периметре для сбалансированности принимаемой ими нагрузки:

• под каждый угол сооружения;
• в местах пересечения несущих стен и внутренних перегородок;
• у входной группы;
• внутри периметра, руководствуясь шагом в 2 метра;
• под печью или камином (не менее двух свай);
• под несущими стенами со стороны балкона или мезонина.

К сведению! Объективные условия могут потребовать увеличения количества свай по сравнению с расчётным - такой запас прочности позволит не бояться перемен, возникающих в процессе эксплуатации.

Ростверк

Ростверк служит для равномерного распределения нагрузки на конструкцию основания. Независимо от вида ростверка (сборный он или монолитный, высокий или низкий), для его надёжности необходимо рассчитать следующие параметры:

• силу продавливания фундамента;
• силу продавливания на каждый угол;
• силу воздействия на изгиб.

На них действуют вертикальные нагрузки снизу, деформирующие нагрузки сбоку (в грунте и на поверхности). Всё это рассчитать довольно сложно для непрофессионала.

Как и для , эту интеллектуальную работу можно выполнить с помощью компьютерных программ StatPile и GeoPile . Есть вариант проще - воспользоваться стандартом индивидуального строительства, который устанавливает:

• соединение опор с ростверком - жёсткое или свободное;
• глубину вхождения головы сваи в ростверк - не менее 10 см;
• положение ростверка не ниже 20 см над землёй;
• ширина равна толщине стен (не менее 40 см);
• высота ростверка - 30 см и более;
• армирование (продольное и поперечное) прутом ᴓ10-12 мм.

Важно ! В нестабильных грунтах прочность свайного основания усилит металлическая на уровне цоколя (уголком или швеллером).

Пример расчёта свайно-винтового фундамента

В следующем примере подробно описано, как рассчитать фундамент на винтовых сваях для постройки каркасного дома.

Исходные данные - свайно-винтовой фундамент 6х6:

• типовой дом каркасной конструкции с крыльцом под шиферной кровлей;
• габариты - фундамент 6 на 6 на винтовых сваях при высоте (h) 3 м;
• две взаимно пересекающиеся внутренние перегородки, делящие пространство на 3 помещения;
• крыша со скатом 60⁰;
• материал каркаса - брус 150х150;
• материал стен - сэндвич-панели;
• материал ростверка - брус 200х200.

1. Определяем площадь каждой стены:

• несущие - 18 м²*4 = 74 м²;
• перегородки - 9*2 + 12 = 30 м².

2. Определяем нагрузку стен , используя таблицу:

• для несущих стен - 50 кг*74 = 3700 кг;
• для перегородок - 30кг*30 = 900 кг;
• всего 3700 + 900 = 4600 кг.

3. Прибавляем вес на 36 м² площади:

• цокольного перекрытия - 150 кг*36 (площадь дома) = 5400 кг;
• чердачного перекрытия - 100 кг*36 = 3600 кг;
• крыши 50 кг*36 = 1800 кг;
• в итоге - 4600+5400+3600+1800 = 15400 кг.

4. Прибавляем дополнительный вес и динамические нагрузки (вес снежного наста = 0):

• 350*36+15400 = 28000 кг.

5. Выбираем коэффициент надёжности 1,4.

6. Берём из таблицы максимально допустимую нагрузку на пяту (ᴓ300) одного свайного элемента: она равна (по таблице) 2600 кг, при расчётном сопротивлении грунта - 3 кг/см² (грунт средней плотности, при глубоком залегании грунтовых вод и промерзании не более 1 м).

7. Подставляем значения в формулу К = P*k/S - 28000*1,4*2600 = 15 (шт).
В этом случае 12 свай установим под углы и пересечения, а 3 используем для усиления зон с повышенной нагрузкой.

Порядок установки

Бывает, что грунт под фундамент не осложнён плывуном или скальными породами.

В таких случаях вполне доступна для непрофессионала :

1. Самая трудоёмкая и ответственная часть - сделать расчёты.
2. Готовят необходимый материал и инструменты.
3. По схеме разметки строительной площадки устанавливают винтовые сваи с помощью ручного ворота (желательно это делать вдвоём).
4. Концы стволов выравнивают над землёй по уровню, излишки срезают.
5. В нестабильных грунтах прочность свайного основания усиливают металлической обвязкой на уровне цоколя (уголком или швеллером).
6. Устанавливают ростверк.

Общие строительные навыки, пытливый ум и целеустремлённость - вот условия успешной работы по установке фундамента данного типа.

Полезное видео

Фундамент на винтовых сваях: расчет количества свай наглядно представлен на видео ниже:

Вместо выводов

Достоинства винтовых свай очевидны:

• возможность использовать при точечной застройке;
• исключение объёмных земляных работ;
• дополнение пристройками основного объёма;
• долговечность;
• экономичность материала.

Глядя на них, главную проблему обычно стараются не замечать. А заключается она в уязвимости ствола к процессу ржавления . Поэтому защите металлической поверхности необходимо уделить серьёзное внимание уже при выборе, покупке, хранении, а также соблюдать технологию установки.

Вконтакте

Свайный фундамент является одним из самых нетребовательных к плотности грунта и его составу. Отличается минимальной стоимостью, по сравнению с другими типами оснований, а также относительной простотой монтажа. Именно поэтому его и выбирают строители и проектировщики для малоэтажных объектов.

Однако все преимущества данного типа фундамента можно получить только при выполнении грамотного расчета количества свай с учетом конкретных условий эксплуатации. Буронабивные или винтовые сваи под дом обязательно должны иметь достаточный запас прочности.

Основные этапы проведения расчетов количества свай

Расчет количества буронабивных или винтовых свай для фундамента производится в два основных этапа:

1. Вычисление общих нагрузок на основание, включая вес самого фундамента вместе с ростверком. В общий вес также включается и полезная нагрузка: вес мебели, предметов интерьера и т. д. Все эти факторы называются статической нагрузкой.Для большей точности следует учесть и переменные влияющие факторы, такие как количество выпадающих осадков, вес всех жильцов и ветровое давление. Во внимание при расчетах особое внимание уделяется данным, полученным в ходе инженерных изысканий: плотность грунта, уровень промерзания, глубина залегания грунтовых вод, пучинистость.
2. Расчет нагрузки на одну сваю и определение ее несущей способности. Зная максимальные нагрузки, их следует сравнить со значениями статических и переменных величин из первого пункта, чтобы обеспечить достаточный запас прочности.

Расчет длины и диаметра свай

Для проведения расчетов необходимо опираться на следующие данные инженерных изысканий:

• особенности грунта на площадке под застройку;
• гидрогеологические данные.

Данные параметры позволят определить геометрию свай, а также их конструкцию. Для упрощения расчетов принимают сваю за жестко закрепленный в земле стержень. Его положение от подошвы для крепления ростверка определяется расстоянием L1, которое можно вычислить по формуле:

где Lо – длина части сваи от уровня грунта до подошвы высокого ростверка;

аs – коэффициент деформации, который можно взять из соответствующих справочников, либо из СП 24.13330.2011.

Для буронабивных свай глубина погружения в скальный грунт, кроме сильно сжимаемого, определяется по формуле:

Расчет общих нагрузок на основание

Вычисление общих нагрузок возможно только при наличии проекта дома с деталировкой и перечнем используемых материалов. Точный расчет можно проводить на основании СП 24.13330.2011, но для жилых объектов рекомендуется применять упрощенную схему. Это позволит получить чуть меньшую точность, но хорошим запасом по прочности, а также не привлекать специалистов-проектировщиков.

Определяем фактическую массу здания

В понятие фактической массы здания входят все применяемые строительные материалы и конструкции для его возведения: стены, перекрытия, кровля, перегородки, окна, двери, установленное количество свай и т. д. Для определения веса стен можно воспользоваться следующими данными:

1. Кирпичная кладка, толщиной в 150 мм (в полтора кирпича), создает нагрузку на фундамент величиной в 30-50 кг/м2.
2. Оцилиндрованные бревна, брус или сруб способны нагрузить основание на 70-100 кг/м2.
3. Вес железобетонных плит с толщиной 150 мм составит 300-350 кг/м2.
4. Каркасные панели создадут нагрузку на фундамент величиной в 30-50 кг/м2.

Для определения веса перекрытий необходимо ориентироваться на такие значения:

1. Чердачное перекрытие с применением деревянных балок и утеплителя плотностью менее 200 кг/м3 создаст нагрузку на фундамент 70-100 кг/м2.
2. Перекрытие чердака деревянными балками и настилом утеплителя плотностью менее 500 кг/м3 создадут нагрузку для фундамента 150-200 кг/м2.
3. Цокольное перекрытие деревянными балками с утеплителем плотностью менее 200 кг/м2 нагрузят основание на 100-150 кг/м2.
4. Перекрытие цоколя деревянными балками с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 создадут нагрузку для фундамента 200-300 кг/м2.
5. Перекрытие на основе железобетонных плит создадут нагрузку в 500 кг/м2.

Упростить расчет нагрузки кровельного материала можно путем использования данных компании изготовителя.

Для большинства объектов достаточно брать средние значения нагрузки по каждому их конструктивных элементов здания. Однако, если предполагается строительство из плотных материалов, например, кирпича без пустот либо плотных пород древесины, то тогда нужно расчет проводить с использованием максимальных величин.

Определение полной нагрузки на единицу площади производят путем суммирования всех нагрузок и умножения полученного значения на коэффициент 1,5, который обеспечит запас прочности в 50%. Для большинства жилых домов этого запаса будет достаточно.

Определение снеговых нагрузок

Величина снеговых нагрузок определяется согласно СП 20.13330.2011 по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега под действием внешних факторов, таких, например, как ветровых потоков;

ct – термический коэффициент;

µ – коэффициент перехода между снежным покровом и кровельным покрытием;

Sg – масса снежного слоя на единицу площади (1 м2).

Все коэффициенты необходимо взять из таблиц СП 20.13330.2011. При этом вес снегового покрова следует определить с использованием карты снеговых районов.

Величина снежных нагрузок для юга России составляет 50 кг/м2, для средней полосы – 100 кг/м2, а для севера – 190 кг/м2.

Критерии оценки ветровых нагрузок

Для фундамента на основе буронабивных или винтовых свай ветровые нагрузки также стоит учитывать, так как они могут создавать сдвиговые поперечные деформации. Расчет производится согласно СП 20.13330.2011. При этом обязательно учитывают следующие факторы:

1. Преобладающий тип ветровых потоков.
2. Предельные значения давления ветра на единицу площади.
3. Наличие вихревых потокообразований.
4. Возможное образование некоторых видов неустойчивых аэродинамических колебаний.

Нормативные ветровые нагрузки определаются путем суммирования средней и пульсационной составляющих.

При наличии в конкретном регионе преобладающих ветров к нагрузке нужно добавлять минимум 30-35% запаса. Это позволит покрыть возможные неточности при расчетах буронабивных оснований.

Вычисление полезных нагрузок

Расчет полезных нагрузок для буронабивных и винтовых свай вычисляется по методу, описанному в СП 20.13330.2011. Во внимание берутся все предметы интерьера, люди и домашние животные. Для жилых домов рекомендуется брать усредненную нагрузку, которая составляет 150 кг/м2.

Посмотрите видео, которое рассказывает о вычислении полезных нагрузок, а также испытании свайных опор.

Расчет несущих характеристик сваи

Несущие характеристики сваи в конкретном типе грунта являются важными, поскольку в случае пренебрежения ими может возникнуть ситуация, когда характеристики сваи превысят возможности почвы и появятся усадки. Вследствие негативного влияния проседания почвы вес здания будет распределен неравномерно и могут возникнуть нежелательные деформации или частичное разрушение объекта.

Определить несущую способность грунта можно только после проведения изысканий. Затем, зная состав залегающих слоев и с использованием таблиц из нормативных документов можно вычислить несущую способность почвы. В таблице 1 приведены значения для типичных грунтовых составов.

После этого определают несущие характеристики одной сваи. Для этих целей также необходимо пользоваться справочными данными для конкретного типа свай либо данными от производителей свайных элементов для буронабивных или винтовых свай. В качестве примера в Таблице 2 приведены данные по определению несущих способностей винтовой сваи 89х300 (Т).

Расчет количества винтовых или буронабивных свай для фундамента производится обычным делением полной нагрузки объекта на несущую способность одной опоры.

Каким должен быть шаг размещения свай?

Полученное значение количества свай является недостаточным для расчета фундамента, так как их размещать можно только определенным образом, соблюдая определенный шаг, чтобы не нарушить плотность грунта и не ухудшить его несущие способности.

Максимальный шаг для домов из разных материалов составляет:

1. Для деревянных на основе готовых каркасов, бревен либо бруса допустимый интервал между сваями составляет 3 м.
2. Для домов на основе пенобетонных блоков или шлакоблока шаг между сваями должен быть до 2-х метров.

Минимальный шаг свай фундамента ограничен несущими способностями грунта. При установке буронабивных свай или закручивании винтовых происходит уплотнение почвенных слоев. Поэтому слишком близкое расположение является не только нецелесообразным с технической, а и финансовой точки зрения.

Шаг установки свай определяется их диаметром и не может превышать более 3 диаметров опор.

Заключение

Расчет фундамента и определение количества свай для буронабивных и винтовых опор производится с учетом множества влияющих факторов, каждый из которых требуется в обязательном порядке учитывать. Любые ошибки могут сыграть критическую роль в длительности эксплуатации объекта. Поэтому необходимо, как минимум, делать достаточный запас по прочности.

Одной из основных задач, возникающих во время проектирования строительства будущего здания, является расчет нагрузки основной конструкции на фундамент. От полученных результатов зависит выбор типа фундамента и его конфигурация. Эта статья посвящена особенностям свайного фундамента дома и его преимуществам. Будут рассмотрены условия, при которых свайная конструкция наиболее предпочтительна, а также продемонстрированы примеры того, как рассчитать количество свай с учетом потенциальных нагрузок на фундамент и характеристик грунта.

Что такое свайный фундамент и из чего он состоит

Основой для этого типа фундамента служат полые стальные сваи, равномерно распределяемые по периметру будущих несущих стен дома. Внешняя поверхность покрывается защитным антикоррозионным слоем на основе цинка или полимерного материала, а внутренняя поверхность защищается бетоном, заливаемой в установленную сваю. Верхняя часть свай для фундамента соединяется посредством сварки с оголовком, который в свою очередь будет поддерживать ростверк – конструкцию, объединяющую отдельные сваи в единую основу. Чаще всего для изготовления ростверка используется бетон, стальные швеллеры и двутавры, реже – деревянный брус.

В отличие от ленточного или монолитного фундамента, также нагруженного по всему периметру здания, для монтажа не потребуется значительный объем земляных работ. Фундамент на сваях рекомендуется использовать в следующих случаях:

• Грунты, находящиеся под стройплощадкой, характеризуются неустойчивостью, высокой влажностью, усадкой под воздействием сезонных факторов;
• Застройка проводится на территории со сложным рельефом, на котором крайне сложно или невозможно установить обычные фундаменты;
• Климатические условия в местности, а также уровень грунтовых вод, согласно действующим правилам СНиП, вынуждают сооружать массивный бетонный фундамент, требующий значительных денежных вложений;
• При сооружении каркасного здания, как правило, используется именно свайный фундамент.

Виды свай для фундамента

Различают две основные категории, отличающиеся по способу противодействия осадкам свайных фундаментов: стоечные и висячие. Устойчивость висячей сваи обеспечивается за счет силы трения между внешней поверхностью и окружающим ее после погружения грунтом. Стоечные оснащены упором возле своих оснований, который удерживает конструкцию, основываясь на плотных слоях грунта под ним. А также упором служат лопасти винтовых свай, дополнительно трамбующие грунт во время монтажа.

Разделение свай по способу строительства:

• Забивной тип

По названию понятно, что данные сваи забиваются в грунт с помощью специальных механизмов (строительные пневмомолоты). Их особенностью является тот факт, что при забивании сила, воздействующая на нее, берется из расчета свайного фундамента. Таким образом, она погружается до глубины, на которой находится довольно прочный слой грунта, способный выдержать расчетную массу дома. Данный тип считается очень устойчивым, при забивании грунт вокруг нее и под ней дополнительно уплотняется. Монтаж забивных свай практически не используется при строительстве небольших домиков и частных коттеджей, так как требует применения сложной спецтехники.

• Винтовые

Изделия состоят из стальной трубы и приваренных в нижней части лопастей либо это цельнолитая конструкция (что предпочтительнее в плане долговечности). Лопасти способствуют проникновению в грунт при ее закручивании, а после установки они удерживают на себе нагрузку на свайный фундамент и не дают ей проворачиваться. В верхней части изделия находятся специальные отверстия, с помощью которых свая ввинчивается в землю. При этом этот процесс вполне можно осуществить вручную, контролируя вертикальное положение во время работы. Внутренний объем заполняется бетоном для увеличения массы и защиты от коррозии.

• Буронабивные

Порядок установки буронабивных свай не предусматривает использование готовых металлоконструкций. Роль сваи в данном случае выполняет бетон, залитый в предварительно пробуренную скважину. Если грунт недостаточно плотный также потребуется опалубка. Этот способ достаточно прост в применении и подходит для индивидуального строительства. Единственный нюанс: расчетная нагрузка на сваю может оказаться слишком высокой для избранного в качестве основания слоя грунта.

В дальнейших примерах статьи, иллюстрирующих как точно рассчитать свайный фундамент, будут использоваться параметры предельной нагрузки винтовых свай. В следующей таблице вкратце перечислим наиболее распространенные марки данных изделий.

Подробно о свайном фундаменте с ростверком

С одной стороны, ростверк выполняет функцию связного элемента для отдельных свай, с другой – это основа для остальной конструкции здания. Ростверк и сваи условного фундамента объединяются попарно (ленточный тип связки) либо объединяются все оголовки (плиточный тип). Ростверк для дома может изготавливаться из таких материалов:

• Армированный бетон. Бетонная лента укладывается на оголовки свай, расположенные на уровне земли. Во время проектирования также указываются места прокладывания неглубоких траншей, проходящих вглубь ростверка.
• Бетонный ростверк подвесного типа. Аналогичный способ, при котором между грунтом и ростверком оставляется зазор. Этот промежуток позволяет компенсировать возможные колебания грунта (в рамках нормы).
• Ростверк из железобетона. Основой служит двутавр и швеллер (для монтажа под несущие стены СНиП рекомендует) швеллер 30.
• Деревянные брусья. В последнее время практически не применяются.

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

Чтобы посчитать количество и тип используемых свай необходимо учитывать множество параметров. Для упрощения задачи можно использовать специальный онлайн калькулятор, но для общего понимания процесса лучше пройтись по всем этапам расчета самостоятельно.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

А также для данных целей используется методика ввинчивания эталонной скважины. Ее применение зачастую требуется для расчета осадка свайных фундаментов на промышленных стройплощадках и при строительстве многоквартирных зданий, как того требует СНиП. Но при желании эталонная скважина может буриться и при индивидуальном строительстве.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

• Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
• Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
• Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

Как правило, в процессе проектирования выясняется, что для соблюдения вышеперечисленных правил потребуется немного больше свай, чем показали расчеты.

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

• Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
• Несущую способность грунта;
• Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
• Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

Заключение

С помощью свайного фундамента можно достаточно быстро и за небольшие деньги соорудить прочное основание для жилой или нежилой постройки. В ряде случаев это единственный вариант, поскольку такому фундаменту не страшны осадки грунта, он легко возводится на сложном рельефе. Кроме того, по сравнению с традиционным ленточным или монолитным фундаментом, для монтажа свайной основы не потребуется большой объем земляных работ. Если провести правильный расчет свайного фундамента, он прослужит в течение десятилетий, не теряя функциональности.

Практически любой расчет свайного фундамента сводится к определению их диаметра, длинны, количества и шага, а также к разбивке их положения на плане, как по периметру, так и внутри дома. В данной статье мы рассмотрим, как при необходимости самостоятельно можно сделать упрощенный расчет такого вида фундамента с использованием винтовых и буронабивных свай.

Расчет свайно-винтового фундамента

В свайно-винтовом фундаменте в качестве несущих элементов используются металлические винтовые сваи разного диаметра и длины. Для того, чтобы сделать расчет свайно-винтового фундамента специалисты используют сложные расчеты в которых учитывают все нагрузки, которые действуют на такой фундамент и несущую способность грунтов на участке строительства. Но, можно сделать и упрощенный расчет, который основан на опыте устройства фундаментов такого типа.

Выбор оптимального диаметра винтовых свай

Винтовые сваи, которые используются для устройства фундамента под дом и хозяйственные постройки могут быть диаметром 57, 76, 89 и 108 мм. Диаметр свай подбирают в зависимости от того фундамент под какое здание или сооружение собираются устраивать и его веса:

• – винтовые сваи диаметром 57 мм, чаще всего, используются для устройства заборов с небольшим весом, например из сетки;
• – сваи диаметром 76 мм с несущей способностью до 3000 кг, обычно выбирают, для легких хозяйственных построек или заборов средней тяжести (деревянных или из профлиста);
• – сваи диаметром 89 мм и несущей способностью 3000-5000кг, как правило, применяют для устройства фундаментов под легкие одноэтажные дома (каркасные, щитовые), различные пристройки и хозяйственные строения, а также для тяжелых заборов;
• – сваи диаметром 108 мм с несущей способностью 5000-7000 кг используют для устройства фундаментов под одно- и двухэтажные дома с небольшим весом (каркасные, из бруса, бревна, пеноблоков или газобетона).

Расчет длины винтовых свай

Одним из важных моментов расчета свайно-винтового фундамента является правильное определение длины свай. Потому, что в случае недостаточной их длины возможно проседание дома или других сооружений под собственным весом в процессе их эксплуатации.

Длину свай необходимо выбирать в зависимости от двух факторов: плотности грунта и перепада высотных отметок на участке будущего строительства.

Плотность грунта

Для того, чтобы достоверно знать характеристики грунта на участке, лучше всего использовать данные геологических исследований. Если же на участке не производились геологические исследования характеристик грунтов, то можно использовать упрощенный способ определения его плотности. С помощью лопаты выкопать небольшой шурф, глубиной 0,5-1 м в самой низкой отметке участка.

Если под почвенным слоем залегают плотные породы, такие как плотная глина или песок, то в этом случае целесообразно выбрать винтовые сваи длиной 2,5 м. Если же под верхним слоем находятся породы низкой плотности: торф, плывун или грунтовые воды то необходимо с помощью садового бура углубить шурф до уровня залегания плотных пород и по длине бура расчитать необходимую длину свай.

Перепад высот на участке

Для выбора длины свай, кроме учета платности грунта, необходимо также учесть перепад высот на участке. Если на участке имеется перепад высот, то если по плотности пород выбраны сваи длиной от 2,5 м, то они подойдут для самого верхнего ряда. Сваи же, которые будут расположены в более низких местах должны быть длиннее на разность высотных отметок точек в которых они будут установлены. Разность высот можно определить с помощью нивелира или водяного уровня, отвеса и рулетки.

Желательно, при перепаде высот более 0,5 м, к каждой полученной длине сваи добавить 0,5 м, потому, что часто на практике случается, что при установке свай в низких местах не хватает 10-20 см их высоты.

Упрощенный расчет необходимого количества свай

Необходимое количество свай зависит от размеров и веса строения, которое будет удерживаться свайным фундаментом. В среднем расстояния между сваями могут быть следующими:

• – для деревянных домов (каркасных, каркасно-щитовых, из бруса или бревен) – расстояние должно быть не более 3 м;
• – для домов из газобетона, пенобетон, пенно- или шлакоблоков – не более 2 м;
• – для легких заборов – 3- 3,5;
• – не более 3 м (при наличии большой ветровой нагрузки – не более 2,5 м).

• Взять или составить план (схему) будущего фундамента или первого этажа дома;
• Сначала необходимо расположить сваи по всем углам здания;
• После этого необходимо расположить сваи в местах стыков наружных и внутренних стен (несущих перегородок);
• Между уже расположенными сваями необходимо отметить положение свай под наружными и внутренними стенами с таким расчетом, чтобы расстояние между ними было не более того, которое определено ранее, в зависимости от вида и веса дома;
• Остальное внутреннее пространство необходимо заполнить сваями так, чтобы между ближайшими сваями было расстояние не более расчетного (2 или 3 м);
• В месте будущего расположения печи или камина должно быть предусмотрено не менее двух свай (в зависимости от размеров отопительного прибора);
• Если в доме будут терраса, крыльцо, пристройка необходимо обозначить места установки свай по тому же принципу;
• Теперь, когда места расположения всех свай обозначены, остается подсчитать их общее количество.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Иногда при сооружении свайного фундамента под дом или хозяйственные постройки вместо винтовых используют буронабивные бетонные или бутобетонные сваи, которые изготавливают посредством бетонирования подготовленных для них скважин. Глубина установки таких свай выбирается в зависимости от характеристик грунтов на участке и глубины промерзания в районе строительства и должна быть больше последнее как минимум на 0,5 м (0,2 м – песчано-гравийная подушка, 0,3 м – сама свая).

Количество и сечение буронабивных свай определяется в соответствии с расчетом несущей способности такого фундамента и весом строения, которое будет удерживать этот фундамент. Несущая способность фундамента из буронабивных свай, в свою очередь, определяется исходя из сопротивления, как материала фундамента, так и грунта (основания и боковой поверхности). Для буронабивной сваи длиной 1,5 – 3 м несущую способность можно рассчитать по формуле:

• P – несущая способность сваи;
• 0,7- коэффициент однородности грунта;
• Rн- нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи (принимается по таблицам в зависимости от типа и характеристик грунта);
• F – площадь опирания сваи, м 2 ;
• 0,8- коэфф. условий работы
• U – периметр буронабивной сваи, м;
• fin – нормативное сопротивление грунта боковой поверности сваи, т/м 2 (определяетсятся по таблицам);
• li – высота несущего слоя грунта, который соприкасается с боковой поверхностью сваи, м.

Табличные значения нормативного сопротивления грунта мы здесь не приводим, но их, при желании, можно легко найти в интернете.

Практически, буронабивные сваи, чаще всего, изготавливаются диаметром 200-250 мм и размещаются с шагом 2-2,5 м.

Расчет ростверка свайного фундамента

Ростверк – горизонтальная железобетонная фундаментная балка или плита, которую сооружают для равномерного распределения нагрузки от веса дома на все сваи. Поэтому свайно ростверковые фундаменты сооружают как при строительстве домов из газобетона или пеноблоков, так и деревянных. Ленточные ростверки могут быть сборными и в виде монолитной ленты. Те и другие должны изготавливаться из бетона марки не ниже 150.

Для того, чтобы устроить ростверк по сваям необходимо рассчитать необходимые его размеры. Для этого существуют специальные расчеты, но в этой статье мы их привадить не будем. Рекомендуемые же минимальные размеры ленточного ростверка свайного фундамента: высота – 30 см, ширина – 40 см.

Для обеспечения достаточной жесткости ростверка его армируют стальной арматурой диаметром 10-12 мм в продольном и поперечном направлении, связывая между собой с помощью вязальной проволоки в виде армопояса. Между арматурой и краем ростверка должно оставаться расстояние не менее 2,5 см для полного покрытия её бетоном и защиты от коррозии.

Сопряжение ростверка со сваями может быть жестким или свободноопирающимся. В первом случае арматура ростверка связывается с выпусками арматуры свай, во втором – роствтерк свободно опирается на верхнее основание свай.

Упрощенный расчет свайного фундамента

Как сделать упрощенный расчет свайного фундамента из винтовых или буронабивных свай и расчет ростверка к ним.

Если имеются сложности с надежной опорой на земельном участке, выбирают свайную конструкцию . Применение в подобных ситуациях сопровождается значительным увеличением трудовых и . Впрочем, в любом варианте необходим предварительный точный . С помощью материалов данной статьи любой человек сможет подготовить проект самостоятельно без ошибок. О том, что из себя представляет свайный фундамент, расчет количества свай и допустимых нагрузок - читайте далее.

Читайте в статье

Технология винтовых свайных фундаментов

Выше приведен только один пример, иллюстрирующий возможные неприятности:

• Проблемы создает постоянный и сезонный высокий уровень грунтовых вод. При их наличии даже надежный цельный для дома не способен обеспечить сохранение устойчивого положения.
• Аналогичные задачи необходимо решать на «слабых» почвах.
• При большой глубине промерзания не исключено пучение грунта, поэтому приходится устанавливать длинные сваи.

Свайно-винтовой фундамент не применяют в ходе возведения автодорожных мостов, где нагрузки чрезмерны. Но именно он хорошо подходит для и дома из достаточно легких , для металлических эстакад, гаража, .

Важно! Даже для теплицы, или другой относительно легкой конструкции необходимо сделать расчет. Он поможет уточнить количество и технические параметры комплектующих деталей.

Разновидности ростверков

По статическому зондированию, либо с применением иной методики, можно выяснить параметры грунта на определенном земельном участке. Если они недостаточны для предполагаемых нагрузок, надо выбрать подходящую технологию для формирования опорных стержней. Именно они помогут стабилизировать конструкцию.

Из этой схемы понятны основные недостатки:

• требуется применение специальной техники;
• процесс получается сложный и длительный;
• необходимо застывание раствора, поэтому будут ограничения по выполнения работ при низкой температуре.

Для корректного сравнения с винтовыми изделиями больше подходят висячие сваи в просадочных грунтах.

При погружении наконечник уплотняет грунт, что помогает создать в нижней части опорную область. Для увеличения опорных нагрузок этого не всегда достаточно. Приходится увеличивать размеры всего столба, делать утолщения нижней части. Применяют различные варианты объединения с буронабивной технологией. Например, высверливают широкую скважину. Ее заполняют строительной смесью, в которую погружают железобетонный столб. Но в данном случае придется считаться с упомянутыми выше трудностями, которые сопряжены с применением «мокрых» процессов.

Перечисленные недостатки устранятся при выборе свайно винтового метода. Здесь применяют изделия фабричного производства с известными техническими параметрами. Это исключает возможные ошибки при создании строительной смеси.

Соответствующий срок существенно зависит от температуры, размеров фундамента, его состава. Внутренние полости устраняют вибрационными машинами. При морозе используют специальные добавки. Соединение элементов металлического каркаса также потребует определенных затрат.

Качественные изделия такого типа стоят много. Их трудно перевозить, перемещать, забивать в грунт. Не сложно понять, что для работы понадобиться помощь специалистов, мощная техника.

При необходимости – эту технологию используют в зимний период.

Такие опоры можно использовать на заболоченных и других сложных участках. Главное, чтобы часть с лопастями после завершения монтажа оказалась ниже максимального уровня промерзания для данной местности. Это поможет предотвратить выдавливание конструкции силами вспучивания.

Чтобы исследование было объективным, необходимо отметить не только преимущества, но и недостатки, особенности выбора, монтажа и эксплуатации винтовых фундаментов:

• Металл подвержен разрушительному воздействию процессов. Их интенсивность увеличивается при определенном составе грунтов. Негативное влияние оказывают блуждающие токи. Их образуют сильные электромагнитные поля, присутствующие вблизи ЛЭП, трансформаторных подстанций, вышек радиорелейной и сотовой связи.
• Ввинчивать сваи вручную вблизи стен невозможно, так как усилия должны одновременно прилагаться с двух сторон. В этом случае не обойтись без специализированного технологического оборудования.
• Современные изделия этого класса выполнят свои функции в полном объеме на протяжении 50 лет и более того. Но такие показатели обеспечиваются не только правильной установкой. Пригодится качественная антикоррозийная защита поверхностей, отсутствие . Все это увеличивает стоимость.
• Способность металлических свай удерживать нагрузки не велика по сравнению с железобетонными столбами. Но для решения многих задач бытового строительства ее вполне достаточно.
• Применение такой технологии затрудняет, либо делает полностью невозможным создание цокольного этажа, .

Важно! Металлический стержень, установленный на достаточную глубину – типичный способ установки заземления. Если для этого подсоединить соответствующий электрический контур к винтовой свае, будет совершена ошибка. Такое подключение ускоряет коррозию.

Плитно-свайные конструкции с применением винтовых опор возводят редко, что объясняется ограничениями по нагрузкам. Чаще всего используют следующую технологию:

• После изучения геологии и расчетов выбирают подходящие по техническим параметрам изделия.
• Их вкручивают на глубину, определенную расчетом. Применение винтовых частей упрощает данный процесс. Они являются дополнительными опорами, которые обеспечивают надежную фиксацию в слабых грунтах. Их наличие предотвращает выдавливание столбов силами пучения при заморозках.
• Выступающие из земли части с применением соответствующего электроинструмента обрезают по необходимому уровню.
• Для упрочнения полость заполняют цементно-песчаной смесью. внутри не создают.
• К верхней кромке с помощью прикрепляют прямоугольные площадки. Также для подсоединения иных частей здания применяют металлические закладные, погруженные в бетон при заливке.

Тип ростверка	Изображение	Особенности технологического процесса	Типичное применение
Металлическая балка (двутавровая)		Для упрочнения основания полость трубы заливают . Балку приваривают к закладной. Также моно применять винтовое соединение, устанавливать сверху прямоугольную площадку под опору ростверка.	Такой фундамент хорошо стыкуется со сборными конструкциями (). Обеспечивается высокая скорость монтажных операций, качественные соединения.
Металлический швеллер		Узел соединения создается с применением технологий, указанных в предыдущем варианте.	Это основания способно выдержать значительные нагрузки. Помимо каркасных конструкций, на них устанавливают и . В любом случае необходима хорошая защита металлических частей от коррозии.
Деревянный		В торцевых частях балок делают отверстия. К опорной площадке винтовой сваи приваривают металлический штырь. Этот узел собирается быстро. С его помощью быстро создают надежное соединение.	Такой ростверк отличается легкостью, поэтому он не создает лишние нагрузки на фундамент. Но надо помнить, что подобное решение рассчитано на небольшие нагрузки. Его использую при возведении , иных .
Монолитный бетон		Конструкцию заливают, как обычный фундамент соответствующего типа. Используют съемную, или стационарную , . Предварительно устанавливают закладную в наполнителе полости сваи.	Это решение применяют для строительства тяжелых сооружений. Вместо монолита можно применять свайно-ленточные конструкции, устанавливать .

Винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Для правильного выбора следует ознакомиться с актуальным ассортиментом производителей. Необходимо , которые они способны выдержать и сравнить полученные данные с реальными условиями будущей эксплуатации. Обязательно принимают во внимание плановый срок службы. После комплексного анализа этих факторов можно сделать точные выводы.

Винтовые сваи: типоразмеры

Чтобы купить комплектующие детали для определенного проекта без ошибок, требуется точный расчет. Но предварительно нужно изучить ассортимент современных магазинов. Эта информация поможет уточнить личные требования.

В следующей таблице приведены особенности производственной линейки «СВС». Эти изделия созданы с применением сварных соединений.

Наименование (диаметр трубы в мм)	Номинальная масса нагрузки в тоннах	Цена сваи (250 см)/оголовка в руб.	Примечания
57	0,7-0,9	1250-1400/250-280	Эти сваи предназначены для монтажа легких конструкций. В частности, из них делают опоры для ограждений из металлической (полимерной) сетки. Такие не подвергаются большим ветровым нагрузкам. Выбирают длину, достаточную для подземной и верхней части конструкции. В таком варианте вместо типового оголовка применяют заглушку.
76	2,8-3,5	1400-1500/280-360	Такие изделия способны выдержать значительные нагрузки. Из них делают надежные опоры для непрозрачных . Для дополнительного укрепления конструкции применяют поперечные ребра, устанавливают фундамент ленточного типа.
89	3,8-5	1490-1600/290-370	Этот диаметр трубы подходит для создания опор под объектами «малых архитектурных форм». На таких сваях устанавливают стационарные навесы, хозяйственные и бытовые пристройки к основному зданию. Они подходят, например, для монтажа , крупного , другого тяжелого технологического оборудования.
108	5-9,5	1680-1750/300-340	Данный типоразмер является универсальным. Его применят при возведении массивных заборов из кирпича, деревянных и . При правильном проектировании и выполнении монтажных технологий постройка будет сохранять устойчивость даже на слабых грунтах.
133	9,5-14	2200-2300/340-400	Эти крупные сваи применяют при строительстве тяжелых сооружений. Именно они подходят для использования наиболее массивных железобетонных связующих элементов (ростверков). Их комбинируют при необходимости с плитными фундаментами.

К сведению! В таблице приведены стоимости стандартных размеров. При увеличении длины, каждые дополнительные 10 см оценивают от 25 до 30 руб., в зависимости от диаметра.

Также надо обращать внимание на следующие нюансы:

• Качественное производство отличается четкой организацией, применением нормативов (СНиП, ТУ). Соответствие продукции подтверждается официальными сертификатами.
• Контролируют: отклонение сваи от вертикали, отсутствие дефектов сварных соединений, форму заготовок труб.
• Производители указывают допустимое усилие, которое не следует превышать в процессе завинчивания.
• Для упрочнения конструкции толщину лопастей и оголовка делают больше по сравнению со стенками трубы.
• Увеличивают антикоррозийную стойкость с применением фосфатирования, нанесением краски (толщина слоя от 150 мкм и более). Некоторые производители рекомендуют применять ленту из полимерного материала, которой обматывают трубу на переходе от грунта к воздуху (ширина 20-30 см).

Отдельно следует изучить эту часть конструкции сваи. Именно она испытывает наибольшие нагрузки в процессе завинчивания, при прохождении через плотные слои грунта. Она же подвергается значительным механическим воздействиям в ходе эксплуатации. Оголовок можно починить при возникновении такой необходимости. Если же оторвется лопасть – ремонт будет затруднен, а соответствующий участок фундамента может разрушиться.

Литые наконечники дороже, чем приведенные выше примеры примерно на 25%-35%. Но их применение позволяет создавать более надежные конструкции. Отсутствие сварных швов обеспечивает повышенную устойчивость к процессам коррозии. Такое основание способно выполнять свои функции 80 лет и более. Поэтому можно получить хорошие экономические результаты. Но в любом случае необходимо применять качественные технологии монтажных операций, учитывать химический состав грунтов, наличие блуждающих токов.

При выборе следует отдать предпочтение продукции ответственного производителя. Эти достаточно простые изделия выпускают не только солидные предприятия, но и многочисленные мастерские. Применение кустарных методик не позволяет обеспечить идеальное качество обработки металла, создание надежных соединений. Известны случаи, когда сварные наконечники после специальной шлифовки поверхности и окраски выдавали за более дорогие, литые модификации.

Предотвратить проблемы поможет тщательная проверка. В магазине следует выяснить происхождение товара, просмотреть подтверждающую сопроводительную документацию, сертификаты.

Для решения отдельных инженерных задач используют следующие решения:

1. Этот вариант предназначен для возведения построек в районах Крайнего Севера, либо при выполнении работ в сильные морозы. Зубчатый наконечник, легче, чем стандартный, погружается в мерзлый грунт. Ширину лопастей уменьшают, до значений, приведенных на рисунке. Толщину стенок увеличивают вплоть до 16 мм.
2. Такая конструкция подходит для установки столбчатого фундамента в обводненных почвах.
3. Чтобы при больших морозах силы пучения не вытолкнули сваю, диаметр лопастей увеличивают до 800-850 мм.

Статья

Похожие статьи