Нагрузка на винтовую сваю

Свайный фундамент расчет количества свай: используем калькулятор для расчета количества свай

На страницах нашего портала подробно рассмотрены варианты возведения ленточного, плитного, столбчатого фундаментов. Однако, нередко обстоятельства складываются так, что ни одна из перечисленных выше схем не может быть реализована на практике в силу тех или иных причин. Сложный рельеф на участке строительства, недостаточная несущая способность поверхностных слоёв грунта или очень большая глубина его зимнего промерзания, наличие верховодки – любая из этих особенностей может или сделать невозможным применение наиболее широко распространенных технологий, или чрезвычайно усложнить конструкцию фундамента, что, естественно, сопровождается резким удорожанием общей стоимости его строительства. Оптимальным же вариантом может стать фундамент свайного типа.

Свайный фундамент расчет количества свай

Любое основание здания требует предварительного проектирования. И если для строительства был выбран свайный фундамент расчет количества свай и их расположение становятся ключевыми параметрами планирования. Безусловно, проектно-изыскательские работы всегда правильнее будет доверить профессионалам. Однако, подобные расчеты, пусть в несколько упрощенной форме, можно провести и собственными силами. Это поможет, например, при возведении построек хозяйственного назначения, а также и для предварительной оценки масштабов работ при планировании строительства загородного дома.

Чаще всего в практике частного строительства применяются свайно-винтовые фундаменты, а в последнее время широкое распространение получает использование буронабивных бетонных свай – так называемая технология ТИСЭ. Хотя принцип расчета количества опор для возводимого здания – примерно одинаков, существенные различия все же имеются, так что эти два типа фундаментов будут рассмотрены по-отдельности. Сегодня – очередь именно свайно-винтового.

Принцип строения свайно-винтового фундамента.

Свайно-винтовой фундамент представляет собой совокупность заглублённых (вкрученных) в грунт на расчётную глубину металлических свай, которые сверху связаны в единую конструкцию общим ростверком. Сваи оснащены лопастями, которые становятся не только «инструментом» для ввинчивания металлической опоры в толщу грунта – за счет своей площади лопасти при проходке уплотняют породу ниже себя и становятся надежной опорой, способной выдержать немалые нагрузки.

Принцип строения свайно-винтового фундамента

Такая технология позволяет пройти сквозь поверхностные слои почвы, неустойчивого грунта, так, чтобы, в конце концов, свая «нашла» себе стабильную породу на глубине, обычно – ниже уровня промерзания, чтобы свести к минимуму влияние сил морозного пучения. Мало того что лопасти сваи опираются на уплотнённый грунт – они еще и успешно противостоят усилиям, выдергивающим сваю вверх. Таким образом, при правильном расчете и монтаже, здание получает стабильное основание, в тех условиях, где другие типы фундаментов были бы бесполезны или же чрезвычайно сложны и дороги.

Внутренняя полость трубы-сваи чаще всего по всей высоте заполняется бетоном (без дополнительного армирования) – это позволяет создать защиту стенок от внутренней коррозии. Установленные сваи сверху обрезаются по нивелиру под один уровень в горизонтальной плоскости, к ним привариваются оголовки с монтажными площадками, на которых располагают ростверк, становящийся затем основой для дальнейшего возведения внешних стен и внутренних капитальных перемычек.

Ростверк же может монтироваться из различных материалов:

Иллюстрация Спецификация Область использования
1 – тело сваи (металлическая труба);
2 – лопастная часть;
3 – бетонное заполнение сваи;
4 – оголовок с монтажной площадкой;
5 – двутавровая балка.
Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
6 – ростверк из швеллера. Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
7 – обвязка из деревянного бруса (или нижний венец);
8 – механическое крепление брусьев обвязки (уголок);
9 – штыревое соединение брусьев обвязки.
Каркасные дома, стены из бревна или бруса, легкие хозяйственные постройки.
10 – монолитный бетонный ростверк (в некоторых случаях – даже плита);
11 – связующая закладная армирующая конструкция.
Дома из кирпича, газобетонных блоков, стены из металлических сэндвич-панелей, каркасные, из бревен или бруса.

Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузок по всем опорам и предопределяет основные достоинства свайно-винтового фундамента:

  • Минимальные сроки возведения – по подобному параметру свайно-винтовым фундаментам, наверное, нет равных. При согласованных действиях бригады, и если, конечно, грунт не «преподнесёт сюрпризов» типа непроходимой каменной гряды на глубине, работы по возведению полноценной основы под строительство дома могут занять буквально день – два. Полностью выпадают характерные для большинства иных фундаментов сроки ожидания полного созревания бетонных растворов.

Сваи вкручиваются без применения спецтехники – мускульными усилиями нескольких человек с применением длинных рычагов

  • Очень часто возведение свайного фундамента можно провести самостоятельно, не прибегая к услугам специальной техники, что значительно удешевляет общую стоимость строительства.

Правда, если позволяет финансовая возможность, и есть желание избавить себя от нелегкого ручного труда, можно воспользоваться и услугами специальной установки для ввинчивания подобных свай. Работа пойдет еще быстрее и качественнее.

Цены на винтовые сваи

винтовые сваиС применением спецтехники установка винтовых свай упрощается и ускоряется до предела

  • Строительство свайного фундамента возможно практически на всех типах грунтов, в том числе на заболоченных, торфяных участках – главное, чтобы лопастная часть достигла на глубине плотной породы, расположенной ниже уровня промерзания. При таком положении силы морозного вспучивания неспособны оказать сколь-нибудь значимого влияния на стабильность конструкции.
  • Свайно-винтовой фундамент – это одно из наиболее удачных решений при необходимости строительства на участке с пересеченным рельефом. Хотя винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне по горизонтали, верхнюю их часть несложно подрезать по нивелиру, также выведя в единую плоскость перед связыванием ростверком.

Свайный фундамент позволяет упростить строительство домов на участках с выраженно пересеченным рельефом

  • При использовании качественно изготовленных свай, имеющих антикоррозионную обработку, такой фундамент должен прослужить не менее 50 лет.

Тем не менее, существуют у фундаментов подобного типа и определенные недостатки:

  • Определенные сложности в установке вплотную к ране возведенным зданиям, например, при строительстве пристройки. Проблема решается применением спецтехники.
  • Имеющиеся ограничения пол несущей способности винтовых свай. Впрочем, этот недостаток несущественен при ведении частного строительства – заложенных возможностей свай, при правильном их подборе, обычно вполне достаточно.
  • Нет возможности оборудовать полноценный подвал или цокольное помещение.
  • Наконец, самый главный недостаток – это действие коррозии на металлические сваи, которое способно существенно снизить их эксплуатационный ресурс. Безусловно, добросовестные производители предусматривают возможные меры для снижения подобного воздействия – применяются оцинкованные трубы, специальные полимерные покрытия. Однако, полностью исключить влияние коррозии сложно. Кроме того, оно может быть усилено неблагоприятным химическим составом грунтов, высокой вероятностью блуждающих токов из-за близкого расположения дома от электрических подстанций, шахт, высоковольтных линий электропередач или вышек сотовой связи, железнодорожной магистрали.

Кроме того, некоторые хозяева своими руками неосознанно «закладывают бомбу», подключая к вкрученным сваям контур заземления дома. Нет слов, как заземление эта схема – вполне работоспособна. Но в этом то и беда – при любой нештатной ситуации с электроприборами ток пойдет через сваю, резко активизируя при этом процессы коррозии, особенно в областях сварных швов.

Однако, вернемся к теме нашей публикации. При качественном монтаже винтовых свай, правильной их расстановке и обвязке, нагрузка от здания должна распределяться по всем точкам опоры равномерно. Значит, для определения количества свай необходимо иметь два основополагающих параметра – это несущая способность опоры и суммарная нагрузка, которая будет создаваться на фундамент. Причем, здесь должна учитываться не только масса самого здания, но и эксплуатационные и иные внешние нагрузки.

Для начала разберемся со сваями – с выпускаемыми разновидностями и с допустимыми нагрузками на них.

Винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок на них

Основные типоразмеры винтовых фундаментных свай

Винтовые сваи в наше время широко представлены в свободной продаже. Существует несколько типоразмеров, обычно применяющихся в индивидуальном строительстве. Различаются они диаметром ствола (трубы) и лопастей, стало быть, и своими несущими возможностями. Кроме того, сваи любого типоразмера выпускаются в довольно широком ассортименте длин, обычно от 1650 до 7000 мм, что позволяет подобрать нужный размер в зависимости от особенностей планируемого строительства.

Ниже в таблице приведены основные параметры свай модельного ряда СВС – с приваренными лопастями винтовой части. Эти модели – наиболее распространённые и доступные по цене. Для ориентира, будут приведены средние цены на сваи длиной 2500 мм.

Иллюстрация Краткое описание и предназначение модели Примерный уровень цен (длина 2500 мм)
СВС-57. Свая не отличается высокой несущей способностью – допустимая нагрузка до 800 кг.
Стандартная область применения – облегченные заборы, не обладающие парусностью, то есть из сетки-рабицы.
Чаще всего используются 4-метровые изделия, из расчета 2 метра заглубления и еще 2 – высота забора.
1300 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины.
Оголовок ОВС-57/200/200 – 260 руб./шт.
СВС-76 способны выдерживать нагрузку до 3000 кг, и поэтому могут применятся для строительства заборов и ограждений «глухого» типа, то есть обладающих парусностью (из профнастила, металлического или деревянного штакетника, шиферных листом, поликарбоната и т.п.)
Позволяют при необходимости создавать между опорами дополнительный ленточный фундамент для забора.
Наиболее часто используемый размер – 4000 мм.
1450 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины.
Оголовок ОВС-76/200/200 – 300 руб./шт.
СВС-89 с допустимой нагрузкой, доходящей до 4÷5 тонн.
Типичная сфера применения – строительство беседок, хозяйственных построек, гаражей.
Отлично подойдет для пристраивания веранды к дому.
Используется в качестве дополнительной опоры, например, при установке в доме печи или камина.
1500 руб.
Оголовок ОВС-89/200/200 – 300 руб./шт.
СВС-108 уже могут применяться при возведении жилых построек – домов из бруса, бревенчатых срубов или каркасных конструкций.
Допустимая нагрузка на опору может лежать в диапазоне от 5 до 9 тонн.
Отлично подходят для строительства на заболоченных и торфяных грунтах.
1700 руб.
Оголовок ОВС-108/200/200 – 300 руб./шт.
СВС-133 способны выдерживать нагрузки, доходящие до 10÷14 тонн.
Такие сваи используют для возведение фундаментов под строительство достаточно тяжелых домов из кирпичей или газобетонных блоков.
Допустимо использование монолитного ростверка и даже заливка плиты перекрытия первого этажа.
2250 руб.
ОВС-133/300/300 – 350 руб./шт

А вот теперь – очень важное замечание. Все представленные выше модели можно назвать «бюджетным вариантом» – они изготавливаются по технологии приваривания лопастей к телу трубы, и в этом кроется их основной недостаток.

Даже небольшое отклонение в геометрии при приваривании лопастей может давать нежелательный эффект отклонения сваи от вертикали при ее вкручивании в грунт. Кроме того, при экстремальных напряжениях, которые обязательно испытывает лопасть при вкручивании, зачастую случаются разрывы сварного шва – свая начинает просто проворачиваться на месте, и ни о какой несущей способности уже и речи не идет. Мало того, в практике использования подобных фундаментов известны случаи, когда под консолидированным воздействием уже упомянутой выше коррозии и внешней механической нагрузки попасть отрывалась по шву уже после нескольких лет эксплуатации. При этом свая также значительно теряет в своей несущей способности, дополнительная нагрузка падает на соседние опоры, и не исключается проседание этой части фундамента с деформацией ростверка, а значит и стен дома.

Винтовой наконечник сваи сварного типа (слева) и литой – разница видна невооруженным глазом.

Если подходить к делу со всей серьёзностью, и тем более – в случае возведения не хозяйственной постройки или ограждения, а полноценного жилого дома, оптимальным решением станет использование свай с литым винтовым наконечником. Изготовленные из стали СТ-25 или СТ-35 методом точного литья в вакуумной среде, наконечники обладают выверенной геометрией спирали, более толстой лопастью, которой не будут страшны экстремальные нагрузки, а отсутствие сварных швов резко снижает уязвимость к коррозии. Устойчивость подобных наконечников к деформирующей нагрузке позволяет ввинчивать сваи даже в грунтах с мелкими камнями. При благоприятной физико-химической характеристике грунта и при условии правильного монтажа, фундамент с такими опорами может служить до 100 лет.

Правда, за это придется отдать несколько большую сумму. Так, стоимость одной сваи СВЛН-108/300/2500 (аббревиатура ЛН – литой наконечник) уже ориентировочно 2600 руб., а СВЛН-133/350/2500 – 3350 руб., то есть в среднем на треть дороже сварных.

Приобретать винтовые сваи лучше всего непосредственно у проверенного производителя, или, по крайней мере, в тех торговых точках, где могут документально подтвердить оригинальность продукции

При выборе любых винтовых свай необходимо проявлять особую внимательность к качеству изготовления. Беда в том, что в этой сфере подвизается немало полукустарных производителей, изделия которых не выдерживают никакой критики. Это касается и труб, и стали, используемой для наваривания лопастей, и качества выполнения сварных швов, и правильности геометрии винта, и антикоррозионного покрытия свай. Кстати, ушлые «леваки» освоили даже выпуск псевдо-литых наконечников, которые внешне могут мало отличаться от настоящих. Так что будьте крайне внимательны и никогда не стесняйтесь потребовать сертификационную документацию, которая должна сопровождать любую партию «легальной» продукции. В вопросах строительства фундамента полагаться «на авось» никак нельзя – ошибки могут очень многого стоить.

На особо ответственных участках строительства, для фундаментов, рассчитанных на тяжелые постройки, могут применяться винтовые сваи с двухъярусным расположением лопастей.

Указанными выше моделями разнообразие винтовых свай не ограничивается — просто были продемонстрированы наиболее распространенные и широко применяемые в частном строительстве варианты. А кроме этого, производятся специализированные сваи для каменистых грунтов, которые формой больше напоминают спираль самореза, для вечной мерзлоты – с дополнительной буровой коронкой, и другие. Для особо ответственных построек с большим удельным давлением на опоры применяются винтовые сваи с двумя рядами лопастей, разнесенными по высоте колонны. Это позволяет компенсировать горизонтальные подвижки грунта, исключить перекос при ввинчивании, повысить несущую способность сваи. Правда, для монтажа более сложных разновидностей, как правило, уже не обходится без специальной техники.

Допустимые нагрузки на винтовые сваи

После того как познакомились с характеристиками свай, можно переходить к рассмотрению важного вопроса – какой же несущей способностью они будут обладать, то есть какую допустимую нагрузку на них можно планировать.

Этот параметр напрямую зависит от таких критериев, как типоразмер сваи и особенности преобладающего несущего слоя грунта. Если с первым показателем – всё относительно понятно, так как сваи выдерживаются в стандартных геометрических размерах, то со вторым уже сложнее. И эта сложность в основном в том, что самостоятельно оценить характеристики грунта – задача непростая, а иногда – и вовсе не разрешимая без привлечения специалистов.

Итак, формулу несущей способности винтовой сваи можно выразить следующим образом:

W = Q / k

где:

W – собственно, сама несущая способность сваи, то есть та эксплуатационная нагрузка, которую опора способна гарантированно выдержать.

Q – расчетное значение несущей способности сваи, исходя из ее размерных параметров и характеристики несущего слоя грунта.

k – так называемый «коэффициент надежности», учитывающий необходимый эксплуатационный запас несущей способности и зависящий от качества предварительно проводимых исследований грунта и, в определённой мере – от общего количества свай.

Величину расчетного значения допустимой нагрузки тоже, казалось бы, определить несложно. Для этого применяется следующая формула:

Q = S × Ro

где:

S – площадь поперечного сечения опорной части сваи, то есть ее лопасти (в вертикальной проекции).

Ro – расчетное сопротивление грунта на уровне заглубления винтовой части сваи.

Сопротивление грунта – эта табличная величина, которую несложно найти. Некоторые значения для наиболее распространенных грунтов, на которых практикуется возведение свайно-винтового фундамента, при условии залегания винтовой части сваи на глубине от 1500 мм и ниже, приведены в следующей таблице:

Тип грунта на уровне залегания винтовой части сваи Особенности грунта Сопротивление грунта на глубине 1500 мм и ниже, кг/см²
Песчаный грунт Крупной фракции, от 2,5 до 5 мм 15,0
Средней фракции, от 1,5 до 2.5 мм 15,0
Мелкой фракции, от 1,0 до 1,5 мм 8,0
Пылевидной фракции, менее 1,0 мм 5,0
Супеси и суглинки Полутвердого состояния 5,5
Тугопластичные 4,5
Мягкопластичные 3,5
Глины Полутвердого состояния 6,0
Тугопластичные 5,0
Мягкопластичные 4,0
Лёсс Мягкопластичный 1,0

Пластичность глины, суглинков или супесей можно определить, просто сжав образец грунта в ладони – сохранит ли комок приданную ему форму или рассыплется при прикосновении. Фракцию песка также определить – не составит особого труда. Лёссовые слои (пористая порода характерного палевого или бежевого цвета) встречаются крайне редко, и несущая способность у них крайне невысокая.

Однако, и это еще не всё. Возвращаемся к поправочному «коэффициенту надежности». Он может принимать значение от 1,2 до 1,7. Мало того, что этим самым уже закладывается эксплуатационный запас несущей способности сваи – такая поправка еще и учтет точность определения структуры грунта. Разъясним подробнее.

  • Самое правильное решение при проектировании фундамента – это профессиональный анализ состояния грунтов на участке строительства. Для этого в нескольких местах пробуриваются скважины, берутся образцы на органолептический и лабораторный анализы. По итогам исследования составляется заключение о картине расположения грунтов и водоносных горизонтов, после чего вырабатываются рекомендации по применению того или иного типа фундамента. При таком подходе коэффициент надежности можно взять минимальный: k = 1,2.

Самый правильный подход для проектирования фундамента – это профессиональное геологическое исследование участка

Увы, к таким мерам при выполнении «малоформатного» частного строительства прибегают нечасто, просто из-за высокой стоимости этих услуг: подобный профессиональный анализ может потребовать дополнительно несколько десятков тысяч рублей.

Цены на пеноблок

пеноблок

  • Второй способ, который, правда, также потребует привлечения специалистов с соответствующим оборудованием – это ввинчивание так называемой эталонной скважины.

На участке под будущее строительство вкручивается свая выбранного типоразмера. После того как ее винтовая часть пройдет уровень промерзания грунта, начинают вести мониторинг крутящего момента, прикладываемого к опоре. Это дает возможность с большой степенью точности определить расположение слоев грунта с максимальной несущей способностью.

Стоимость подобных услуг уже не столь велика – всего несколько тысяч рублей, поэтому такой подход в частном жилом строительстве применяется чаще всего. Степень достоверности полученных параметров – достаточно велика, поэтому коэффициент надежности также принимают не особо большим: k = 1,25.

  • Наконец, многие застройщики на свой страх и риск определяют состояние грунта самостоятельно, выкапывая шурфы или пробуривая скважины на предполагаемую глубину расположения винтовой части сваи, наблюдая строение грунтов в выкопанных колодцах, погребах и т.п.

В связи с тем, что этот подход не отличается высокой точностью, коэффициент надежности при подсчетах закладывается максимальный. k = 1,45 ÷ 1,7. Так что за экономию в одном (отказ от услуг специалистов), возможно, придется заплатить увеличением общего количества свай. Есть над чем подумать…

Итак, все данные для расчета теперь есть. Можно подставлять их в формулу и находить максимально допустимую нагрузку на винтовую сваю. А чтобы это было сделать еще легче, ниже расположен калькулятор, в который уже внесены основные табличные параметры для проведения вычислений.

Калькулятор расчета несущей способности винтовой сваи

Полученное значение запоминаем – оно нам потребуется для дальнейших расчетов.

Общая нагрузка, создаваемая зданием, и окончательный расчет количества винтовых свай

Теперь необходимо подсчитать, какая нагрузка будет выпадать на свайный фундамент от планируемого к возведению на его основе здания. Для этого подсчитывается вес всех строительных конструкций: внешних и внутренних капитальных стен, внутренних перегородок, перекрытий – первого этажа и чердачного, стропильной системы и кровельного покрытия. Принимаются в расчет и эксплуатационные нагрузки – масса проживающих в доме людей, предметов мебели и других предметов интерьера, крупной бытовой техники и оборудования и т.п.

Можно «зарыться в таблицы» с параметрами основных стройматериалов и провести такой расчет самостоятельно. Мы же предлагаем поступить еще проще – воспользоваться возможностями размещенного ниже калькулятора, который, не претендуя на инженерную точность, все же даст результат во вполне допустимом диапазоне погрешностей, которого будет достаточно для определения необходимого количества свай винтового фундамента.

Калькулятор расчета нагрузки от планируемого к постройке здания на свайно-винтовой фундамент

Несколько необходимых пояснений по проведению расчета:

Материал стен можно выбрать из выпадающего списка. Площадь стен вычисляется самостоятельно, по имеющимся на руках «наметкам» планируемого к постройке дома или хозяйственного сооружения. При желании – можно исключить из площади оконные и дверные проемы, но иногда этим пренебрегают, тем более что таким образом в итоге закладывается дополнительных запас прочности фундамента.

Сложности с вычислением площадей? Можем помочь!

Даже давно знакомые геометрические формулы, бывает, подзабываются, а некоторые сложные конфигурации комнат, стен или кровли, случается, ставят в тупик. На помощь придёт статья нашего портала, специально посвященная расчетам площадей и дополненная удобными калькуляторами для облегчения вычислений.

Площадь понадобится и для определения массы перекрытий. В программу расчета сразу занесены и средние эксплуатационные нагрузки на перекрытия.

Далее, необходимо указать тип кровельного покрытия, а средняя масса стропильной системы под него уже будет учтена автоматически.

Угол уклона скатов кровли необходим для определения величины снеговой нагрузки. В этих же целях потребуется по карте-схеме определить зону своего региона проживания и указать ее в соответствующем поле калькулятора – так будет учтена среднестатистическая снеговая нагрузка.

Зонирование территории России по уровню среднестатистической снеговой нагрузки

Наконец, есть смысл учесть и массу ростверка, связывающего сваи.

  • Если обвязка производится брусом, то не будет большой ошибкой просто включить ее в площадь стены, и в этом случае просто на слайдере «длина ростверка» оставляется по умолчанию «0».
  • Но если применяются тяжелые материалы – стальной прокат или железобетон, то возрастание нагрузки бывает нешуточным. Поэтому необходимо указать общую длину ростверков, включая внешний периметр и, при наличии, планируемые внутренние перемычки под установку капительных перегородок. Затем указывается материал изготовления, а удельный его вес уже внесен в программу расчета.

Итоговое значение будет дано в килограммах и тоннах.

Итак, после проведения обоих вычислений у нас имеются два основных значения – несущая способность одной сваи и общая нагрузка, передаваемая зданием на фундамент. Вряд ли имеет смысл располагать еще один калькулятор для окончательного подсчета – такое приложение есть в каждом компьютере или мобильном гаджете. Необходимо всего лишь разделить нагрузку на несущую способность, а полученное значение округлить в большую сторону до целого.

Например, вычисления показали, что общая нагрузка от планируемого к возведению здания составит 56.4 тонн. Расчет сваи СВС-108 дал значение ее несущей способности с учетом коэффициента надёжности — 3.9 тонны.

N = M / W = 56.4 / 3.9 = 14.46 → 15 свай

Правда, при некоторых обстоятельствах и это значение еще может оказаться неокончательным. Необходимо в первую очередь распределить сваи по периметру, обязательно по одной – по всем внутренним и внешним углам, во всех точках пересечения и сопряжения ограждающих конструкций. Оставшиеся опоры равномерно распределяют на прямых участках стен, соблюдая правило. что расстояние между сваями не должно превышать 3000 мм. Случается, что приходится добавить одну-две сваи для соблюдения всех этих требований, но стабильность фундамента от этого только выиграет.

Никогда не принимаются в расчёт с основным домом примыкающие к нему лёгкие пристройки – террасы, веранды, сараи и другие. Там – совсем иной уровень нагрузок, поэтому для этих сооружений необходимо отдельное проектирование, а для фундаментов чаще всего бывает достаточно более экономного варианта — свай меньшего диаметра. Аналогичного подхода могут потребовать, наоборот, и тяжеловесные конструкции – печи, тяжелые чугунные котлы, массивное насосное оборудование и т.п. Для таких объектов также целесообразно проводить отдельный расчет и выполнять необходимое усиление участка.

И, наконец, еще один важный нюанс. При планировании и предварительной разбивке свайного поля не забываем, что винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне. Важно – это считается не от поверхности земли, а именно по горизонтальной плоскости. Так что при сильно пересеченном рельефе, не исключено, что разных точек установки понадобятся сваи различной длины.

При планировании свайного поля в обязательном порядке учитываются имеющиеся перепады высот на участке под строительство

В обязательном порядке оставляется запас по высоте, не менее 200-÷500 мм, который потом будет по нивелиру обрезаться в общий горизонтальный уровень перед привариванием оголовков и монтажом ростверка. Легче и, в конечном счёте – дешевле срезать излишек, чем столкнуться с проблемой необходимости наращивания ствола сваи.

И в завершение публикации – видеосюжет, в котором специалист рассказывает о базовых правилах расстановки винтовых фундаментных свай:

Самостоятельный расчет свайно-винтового фундамента

Вконтакте Facebook Twitter Google+ 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.

Для чего это нужно?

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

Технологические достоинства 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 свайно-винтового фундамента, 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);
  • вес;
  • 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.

При высоком ростверке вся нагрузка ложится целиком на сваи. На них действуют вертикальные нагрузки снизу, деформирующие нагрузки сбоку (в грунте и на поверхности). Всё это рассчитать довольно сложно для непрофессионала.

Как и для свайного фундамента, 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 обвязка 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:

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 установка винтового основания свайного типа 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.

Другие статьи про свайно-винтовой фундамент, представленные на нашем сайте: ремонт винтовыми сваями, отделка цоколя.

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.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно неправильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

  • диаметр трубы и лопастей;
  • прочность грунта основания;
  • длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

N = F/γk.

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

  • 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
  • 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
  • При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

Очень интересное видео по испытаниям винтовых и других свай, за одно и сравнение по несущей способности:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

F = S*Rо.

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, мм Диаметр лопасти, мм
89 250
108 300
133 350

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

Грунт основания, определенный по итогам изысканий Rо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см2
Галька с глиняными частицами 4,50
Гравий с глиняными частицами 4,00
Песок крупной фракции 6,00
Песок средней фракции 5,00
Песок мелкой фракции 4,00
Пылеватый песчаный грунт 2,00
Суглинки и супеси 3,50
Глины 6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения 1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению 1,00

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

  • условия работы;
  • характеристики грунта;
  • глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
  • диаметр лопасти;
  • характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

  • грунты на участке — глина;
  • диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
  • масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
  • периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

  • сечение;
  • длина;
  • шаг;
  • распределение под несущими стенами.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью: Расчет количества винтовых свай для фундамента.

Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.

Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться. Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.

Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.

На фото – устройство винтовых свай:

Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:

  1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
  2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
  3. Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.

Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.

На видео – о несущей способности винтовых свай:

Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

Как определить допустимую надежность фундамента

Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:

N=F/ γ,

в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы. Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции. Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.

Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.

С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:

  1. Если общее число свай составляет 5-20, то этот коэффициент принимает значение 1,75-1,4. Принимают в расчет этот параметр при условии, когда определяется несущая возможность винтовых элементов с низким ростверком, монтаж которого выполняется на опорах висящего типа.
  2. Коэффициент будет равен 1,25, когда процесс расчета опорной возможности ведется на почве, отделяемой в ходе зондирования при помощи саи-эталона. Провести такие исследования могут начинающие геологи, которые обустроили измерительную площадку с эталонной сваей на участке возведения основания.
  3. Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.

Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.

На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.

На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.

Какая максимальная возможность одной сваи

После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:

  1. Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
  2. Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
  3. Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.

Бетон для фундамента марка под ленточный фундамент можно узнать из данной статьи.

На видео – несущая способность винтовых свай 108:

В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:

  1. Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
  2. После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
  3. Для вычисления точной несущей возможности необходимо полученное значение поделить на коэффициент надежности: 42,4/1,75 = 24,23 т.

Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.

На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.

Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.

Таблица несущей способности

С учетом представленного ранее расчета становится понятным, что значение несущей способности фундамента на сваях зависит от размеров этих элементов, а точнее от диаметра и длины свая.

Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:

Диаметр, мм Несущая способность, кг Длина, мм
57 800 2000
76 2000-3000 2500
89 4000 2500
108 7000 2500
150 9500 3000

Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.

О том каковы пропорции состава бетона для фундамента можно узнать из данной статьи.

При вычислении этого параметра необходимо принимать во внимание такие параметры, как несущая способность грунта, диаметр и длина сваи. Выполнить все вычисления можно самостоятельно без привлечения посторонних лиц. Если все расчеты были выполнены верно, то ваш дом прослужит вам в течение длительного времени.

Расчет винтовых свай для фундамента

Дата: 22 января 2018 Просмотров: 3505

Для возведения зданий на грунтах с повышенной подвижностью и близко расположенными грунтовыми водами применяют фундаменты свайного типа. Они обеспечивают устойчивость и длительный ресурс эксплуатации строений. Правильно выполненный расчет винтовых свай позволит избежать проблемных ситуаций в процессе эксплуатации. Застройщикам следует ознакомиться с правилами подбора оптимальных размеров спиральных опор, а также методикой определения их количества. При этом важно учитывать характеристики грунта и действующие нагрузки.

Расчет фундамента на винтовых сваях – последовательность действий

Привлекательность спиральных опор для обустройства фундамента индивидуальной постройки связана с их невысокой стоимостью и возможностью ускоренной установки. Застройщики часто желают быстро возвести свайную основу на винтовых опорах. При этом они не всегда выполняют расчет количества винтовых свай с учетом особенностей грунта и несущей способности. Это может привести к нарушению устойчивости возводимого строения.

Выполнение предварительных расчетов до начала монтажных мероприятий позволяет избежать непредвиденных ситуаций.

Расчет свайно-винтового фундамента предусматривает следующие этапы:

  • геодезические изыскания, связанные с определением характеристик грунта;
  • определение фактических нагрузок, которые будут воспринимать опоры;
  • подбор диаметра спиральной части с учетом особенностей и массы строения;
  • вычисление рабочей длины свай для конкретных условий;
  • расчет количества винтовых свай, обеспечивающих устойчивость постройки;
  • проектирование документации, содержащей координаты размещения опорных точек;
  • составление сметы на фундамент из винтовых свай, расчет затрат.

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме

Соблюдение указанного алгоритма и выполнение каждого из этапов является обязательным. Попытка исключить из перечня любой пункт может вызвать снижение нагрузочной способности, а также повышенные затраты, связанные с перерасходом стройматериалов.

Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай

Основание свайного типа положительно зарекомендовало себя при строительстве объектов в местностях с проблемным грунтом:

  • насыщенным глиной;
  • затопляемым;
  • подвижным.

Свайная основа позволяет обеспечить постройку зданий на наклонной местности, а также при перепадах высоты по площади стройплощадки. При осуществлении строительства в промышленных масштабах должны выполняться инженерно-геодезические мероприятия с бурением скважин и извлечением проб почвы. Глубина бурения для различных видов зданий определяется индивидуально.

Геодезические исследования включают:

  • лабораторный анализ грунта;
  • определение уровня грунтовых вод.

Указанные работы осуществляются специалистами геодезических организаций и стоят достаточно дорого. При возведении частного строения необязательно пользоваться услугами профессиональных геодезистов. Можно самостоятельно проанализировать характер почвы.

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований

Для этого необходимо провести экспериментальное закручивание:

  • углубиться в грунт буром на 0,5–0,8 м ниже нулевой отметки;
  • визуально оценить состояние почвы в лопастях бура;
  • определить возможную глубину вкручивания.

В таблицах справочников систематизирована информация по характеру, глубине промерзания и влажности грунта для различных регионов. До начала работ по исследованию грунта следует уточнить глубину расположения подземных инженерных коммуникаций.

Фундамент из винтовых свай – расчет нагрузок

Для того чтобы правильно выполнить расчет винтовых свай, следует определить усилия, действующие со стороны строения на опоры.

Суммарную нагрузку на один элемент определяйте следующим образом:

  • просуммируйте массу всех элементов здания;
  • разделите полученное значение на общее количество опор;
  • умножьте результат на коэффициент запаса прочности, равный 1,1–1,2.

При определении общего веса строения необходимо учесть массу:

  • капитальных стен;
  • внутренних перегородок;
  • балок перекрытия;
  • кровли;
  • основания;
  • снежного покрова;
  • мебели;
  • предметов интерьера.

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью

При выполнении работ следует учитывать:

  • суммарную весовую нагрузку, которую оказывает здание на основу;
  • несущую способность почвы на участке, где производятся строительные работы.

Важно учитывать не только несущую способность почвы, но и рабочую площадь спиральной поверхности. При завинчивании в грунт металлическая поверхность лепестка спирали уплотняет почву, повышая при этом ее нагрузочную способность. В справочных таблицах приведены нагрузки на единицу площади.

Удобно использовать теоретические значения нагрузочной способности для различных почв:

  • глинистый грунт способен воспринимать от 4 до 6 килограмм на каждый квадратный сантиметр площади винтовой линии;
  • супесчаные и суглинистые почвы характеризуются расчетным сопротивлением, составляющим 3,5–5,5 кг/cм².

Следует ответственно отнестись к определению нагрузок при сооружении свайного основания.

Подбираем по диаметру и длине винтовые сваи – расчет для фундамента

Спиральные опоры отличаются диаметром рабочей поверхности. Указанный размер зависит от вида возводимых объектов:

  • установка облегченных ограждений и небольших деревянных заборов производится с использованием элементов с витками диаметром 57 мм;

Чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка

  • прочность фундаментов для хозяйственных помещений, бытовок, оград из металлопрофиля обеспечивает размер спирали, равный 76 мм;
  • устойчивость массивных оград, фундаментов каркасных строений, а также различных пристроек достигается благодаря увеличенному до 89 мм диаметру;
  • возведение многоэтажных зданий, сооружение бревенчатых и каменных пристроек требуют увеличенного до 108 мм сечения;
  • монтаж каркасных многоэтажных строений, массивных построек и сооружение пирсов требует мощной основы с диаметром спирали 133 мм.

Нагрузочная способность спиральных элементов возрастает с увеличением диаметра винтовой линии. Опоры с размером спирали выше 100 мм воспринимают усилия 3000-3500 кг.

Для обеспечения устойчивости возводимых строительных конструкций в различных регионах используют опоры, отличающиеся длиной.

Размер определяется следующими моментами:

  • особенностями климата;
  • плотностью почвы;
  • высотными перепадами;
  • глубиной промерзания;
  • действующими нагрузками;
  • сопротивлением грунта;
  • глубиной расположения твердых слоев.

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент

Специалисты рекомендуют учитывать следующие рекомендации при выборе длины:

  • применять элементы длиной 1–1,2 м в южных регионах;
  • использовать опоры размером 2–2,5 м в северных зонах.

Используя так называемый способ контрольного ввинчивания, несложно определить максимальную глубину погружения до уровня плотного несущего пласта почвы. Для этого следует ввинтить одну спиральную опору, контролируя правильность ее расположения по вертикали. Значительное возрастание усилия завинчивания свидетельствует о достижении рабочей частью твердых слоев. Обязательно увеличьте на 20–40 см допуск на длину опоры, особенно в условиях сложного рельефа с высотными перепадами.

Рассчитав нагрузки и определив рабочие размеры, приступайте к следующему этапу работ.

Фундамент на винтовых сваях – расчет количества свай

Укрупненный расчет количества винтовых свай производится с учетом следующих показателей:

  • диаметра рабочей части спирального наконечника;
  • нагрузочной способности каждой опоры;
  • суммарной нагрузки, передаваемой зданием.

Разделив суммарную весовую нагрузку строительного объекта на предельный вес, который способна воспринимать одна свая, получаем необходимое количество опорных колонн.

Свайная основа может быть сконструирована из одних опор, по которым укладывают нижнюю обвязку строения

При выполнении точных вычислений специалисты учитывают дополнительные моменты:

  • уровень ветровых нагрузок;
  • глубину грунтовых вод;
  • вид применяемых свай.

После определения потребности в свайных опорах разработайте чертеж и равномерно расположите опорные элементы по периметру строения.

При этом соблюдайте приведенные рекомендации:

  • обязательно расположите опорные колонны в угловых зонах здания под капитальными стенами;
  • разместите опорные элементы в зоне пересечения несущих перегородок с внешними стенами;
  • соблюдайте между опорными колоннами равный интервал, который не должен превышать 2–3 м;
  • предусмотрите спиральные сваи по контуру пристроек, под фундаментами печей, а также по периметру террас.

Правильно выполненный эскиз фундамента на спиральных опорах позволит избежать непредвиденных ошибок при выполнении монтажных работ.

Типовой расчет свайно-винтового фундамента

На примере одноэтажного здания каркасного типа с внешними размерами 6х6 метров рассмотрим методику расчета фундамента на спиральных опорах.

Используем следующие исходные данные:

  • суммарную нагрузку на основание – 20,8 т. Определяется сложением веса элементов строения с учетом предметов интерьера и снеговой нагрузки;
  • нагрузочную способность одного опорного элемента 2 т. Определяется расчетным путем или по данным, указанным в таблицах.

Затем рассчитываем потребность в опорах, разделив общую массу на несущую способность (20,8:2=10,4). Умножаем полученное значение на коэффициент 1,2 (10,4х1,2=12,48). Округляем результат в сторону большего числа. Окончательно принимаем необходимое количество опор – 13 штук. Располагаем элементы на плане в угловых точках и стыках внешних и внутренних стен.

Руководствуясь приведенной методикой, несложно самостоятельно определить параметры опор и произвести расчеты, выполнение которых не займет много времени.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.