Расчет свайного фундамента: несущие характеристики, нагрузки, ростверк, расчёт стоимости

Содержание

1. Способы расчета
2. Определение диаметра опор
3. Факторы, влияющие на длину опор
4. Плотность грунта
5. Перепад между высотами участка
6. Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента
7. Как найти нагрузку на основание
8. От каких факторов зависит шаг?
9. Пример вычисления необходимого количества опор
10. Пример расчета буронабивной основы
11. Основные схемы размещения
12. Как правильно рассчитать шаг
13. Оптимальное расстояние
14. Свайный фундамент — расчет количества свай
15. Расчет совокупных нагрузок, которые будет испытывать свайный фундамент
16. Расчет несущих характеристик сваи на основании грунтовых условий стройплощадки
17. Технические характеристики
18. Диаметр
19. Длина
20. Количество опор и интервал их расположения
21. Винтовые сваи нагрузка и расчеты
22. Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:
23. Расчет свайно-винтовых фундаментов
24. Особенности процесса проектирования свайного фундамента
25. Расчет необходимого количества несущих конструкций
26. Расчет несущей способности буронабивных свай
27. Расчет ростверка
28. Расчет общих нагрузок на основание
29. Определяем фактическую массу здания
30. Определение снеговых нагрузок
31. Критерии оценки ветровых нагрузок
32. Вычисление полезных нагрузок
33. Расчет несущих характеристик сваи
34. Каким должен быть шаг размещения свай?
35. Порядок установки
36. Особенности размещения свай под деревянный дом
37. Минимальное и максимальное значение между опорами
38. С каким шагом устанавливаются винтовые сваи
39. Заключение

Способы расчета

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований и предполагаемой нагрузки, которую они должны будут выдержать. В специализированных компаниях и проектных бюро можно заказать профессиональный сложный расчет свайно-винтовой основы, в который будут внесены различные параметры и особенности конструкции, а также учтена несущая способность почвы на участке, отведенном под постройку будущего дома. Мы же предлагаем воспользоваться упрощенным вариантом и провести расчет винтовых свай, опираясь на практический опыт устройства подобных сооружений.

Варианты ростверков для винтовых свай

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

• 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
•  76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
• 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
• 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Диаметр элементов зависит от веса постройки

Факторы, влияющие на длину опор

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью после его введения в эксплуатацию. Длина свай определяется с учетом анализа грунта и ландшафта, а именно:

1. Плотность почвы.
2. Перепад высоты между разными точками участка.

Плотность грунта

Глубина погружения опоры

Анализ грунта лучше всего проводить на основании геологических исследований местности. Если исследования характеристики грунтов не проводились на данной территории, то можно воспользоваться упрощенным методом выяснения его плотности.

Итак, нужно выкопать неглубокую канаву (до 1 м) в нижней точке участка. Если на такой глубине залегания вы увидите глинистую массу или песок, то выбор лучше сделать в пользу свай, длина которых достигает 2,5 м. В том случае если вы обнаружите породы с низкой плотностью (торф), плывун или грунтовые воды, придется продолжить углубление до тех пор, пока не дойдете до твердых пород. Здесь устанавливаются сваи, длина которых равна длине бура

Перепад между высотами участка

Как говорилось ранее, чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка. Если вы убедились в том, что такой перепад существует и, согласно плотности почвы, подходят сваи длиной 2,5 м, то их необходимо монтировать в самом верхнем ряду.

Те опоры, которые будут фиксироваться в низинах, должны быть длиннее на разницу высоты между точками их установки. Разницу вычисляют при помощи водяного уровня или нивелира с применением отвеса и рулетки. При существенном перепаде высот (более 0,5 м) рекомендуется прибавить 50 см к полученной длине свай для фундамента, так как в самых низких местах может не доставать до 20 см их высоты.

Учет разницы высоты

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

• Измеряемые.
• Расчетные.

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

• Состав слоев.
• Уровень залегания грунтовых вод.
• Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
• Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

• Величина нагрузки на основание.
• Несущая способность опоры.
• Схема расположения стволов.
• Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

ВАЖНО!Расчет фундамента — ответственная и очень сложная задача. Ее решение можно поручить только грамотному и опытному специалисту, имеющему соответствующую профессиональную подготовку и квалификацию. Кроме того, заказ на выполнение расчета должен быть оформлен официальным порядком, чтобы проектировщик нес полную ответственность за результат своих действий. Проект, составленный неформальным порядком, может стать приговором как самой постройке, так и людям, проживающим в ней.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

• Стены дома.
• Перекрытия.
• Стропильная система и кровля.
• Наружная обшивка, утеплитель.
• Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
• Вес людей и животных.
• Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Советуем к прочтению:   Достоинства аренды опалубки

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!Необходимо помнить, что все расчеты производятся по формулам, не учитывающим реальной обстановки на участке.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

• Свайное поле.
• Свайный куст.
• Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

ВАЖНО!В любом случае, необходимо соблюдать минимальные расстояния между соседними опорами, чтобы не снизить удельное сопротивление грунта. В противном случае несущая способность фундамента в данных точках окажется значительно ниже расчетной, что приведет к деформациям или разрушению ростверка и стен постройки.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Свайный фундамент — расчет количества свай

Все расчетные работы по определению количества винтовых свай в фундаменте можно условно разделить на два этапа — вычисление общих нагрузок на фундамент и расчет несущей способности одной сваи в конкретном типе грунта.

Расчет совокупных нагрузок, которые будет испытывать свайный фундамент

Нагрузки, оказываемые на свайное основание дома, определяются исходя из трех основных факторов:

• Фактической массы здания</strong>;

При определении проектной массы постройки учитывается вес стен, кровли, половых и междуэтажных перекрытий. Расчетные данные удельного веса распространенных стройматериалов вы можете увидеть в нижеприведенных таблицах..

Стены из кирпича при полуторной кладке (толщина 15 см)	От 30 до 50 кг/м2
Деревянные стены из бруса и сруба	От 70 до 100 кг/м2
Стены из железобетонных плит толщиной в 15 см.	От 300 до 350 кг/м2
Стены из каркасных панелей толщиной 15 см, заполненные утеплителем	От 30 до 50 кг/м2

Таблица 1.1: Расчетный вес квадратного метра стен

Чердачное перекрытие на деревянных балках (с плотностью утеплителя до 200 кг/м3)	От 70 до 100 кг/м2
Чердачное перекрытие по деревянным балкам (плотность утеплителя до 500 кг/м3)	От  150 до 200 кг/м2
Перекрытие цоколя по балкам (утеплитель плотностью до 200 кг/м3)	От 100 до 150 кг/м2
Перекрытие цоколя по балкам (утеплитель плотностью до 500 кг/м3)	От 200 до 300 кг/м2
Междуэтажное перекрытие из ЖБ плит	500 кг/м2

Таблица 1.2: Расчетный вес квадратного метра перекрытий

Кровля изготовленная из шифера	От 20 до 30 кг/м2;
Кровля изготовленная из жести	От 40 до 50 кг/м2;
Кровля изготовленная из гончарной черепицы	От 65 до 80 кг/м2;
Вес рубероидной гидроизоляции	От 3 до 5 кг/м2

Таблица 1.3: Расчетный вес квадратного метра кровли

• Расчетные снеговые нагрузки</strong>;

Исходные данные для определения снеговых нагрузок, которые необходимо добавлять к нагрузке от веса дома, можно взять в нормативном документе СНиП № 2.01.07-85 «Нагрузки в воздействия на строительные сооружения» (пункт 5.2).

Полезные нагрузки</strong>;

К полезным нагрузкам на фундамент относится вес мебели, предметов интерьера и людей, проживающих в конкретном здании. Согласно положениям пункта 3.11 СНиП №2.01.07.85, для расчетов фундамента жилых домов необходимо брать усредненную полезную нагрузку в 150 кг на м2.

После вычисления всех вышеуказанных нагрузок данные нужно просуммировать и умножить на коэффициент запаса 1.2

Расчет несущих характеристик сваи на основании грунтовых условий стройплощадки

Несущие способности отдельно взятой сваи невозможно правильно определить в отрыве от несущих характеристик грунта, в который она погружена.

Совет эксперта! Если рассчитывать количество свай без учета характеристик почвы можно столкнуться с ситуацией, когда несущие характеристики винтовой сваи будут превышать возможности сопротивления грунта, что чревато усадками почвы и, как следствие, самого фундамента под неравномерно распределенным весом здания.

Для определения несущих свойств почвы необходимо проводить геодезические исследования строительного участка. Если возможность их выполнения отсутствует, нужно определить тип грунта и сопоставить его с несущими характеристиками разных типов почвы, которые представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4:  Несущие характеристики разных видов грунтов (кг/см2)

На основании результатов геодезии строительного участка производится определение несущей характеристики винтовых свай. Все расчеты выполняются согласно требованиям СНиП №2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Для примера приводим таблицу несущих характеристик широко используемой в индивидуальном строительстве винтовой сваи 89*300 мм (диаметр ствола — 89 мм, лопастей — 300 мм)

Таблица 1.5:   Несущие характеристики сваи 89*300 в зависимости от типа грунта и глубины погружения

Зная совокупные нагрузки, оказываемые зданием на фундамент, и несущие характеристики одной винтовой сваи можно определить требуемое количество свай в основании дома.

В качестве примера приводим расчет количества свай под двухэтажный дом из бруса площадью 10*8 метров, масса которого составляет 43,92 тонн:

• Определяем полезную нагрузку на один этаж здания: 10*8*0.15 = 12 тонн, общая полезная нагрузка с учетом двух этажей составит 24 тонны;
• Определяем снеговую нагрузку (здание строится в северной широте России, где номинальная расчетная масса снежного покрова составляет 190 кг/м2): 10*8*0,19= 15.2 тонны;
• Рассчитываем общую нагрузку на фундамент учитывая коэффициент запаса: (43,92+24+15,2)*1,2 = 99,75 тонн;
• Делим общую нагрузку на несущую способность одной винтовой сваи 89*300 мм. в мягкопластичной лессовой почве (при глубине погружения в 2,5 метра): 99,75/3,6 = 28

Итого расчет показал, что для строительства фундамента необходимо использовать 28 винтовых свай.

Рис:  Винтовая свая 89*300

Технические характеристики

Выделяют несколько основных технических характеристик у винтовых свай.

К ним относятся:

• длина ствола и материал изготовления;
• диаметр сваи;
• разновидность лопастей и их метод закрепления на стволе.

Диаметр

Сваи изготавливаются со стандартизированными габаритами под выполнение соответствующих задач:

• 89 мм (диаметр лопасти 250 мм) – при расчетной нагрузке на одну опору не более 5 тонн, в основном это каркасные одноэтажные дома;
• 108 мм (диаметр лопасти 300 мм) – при расчетной нагрузке на одну опору не более 7 тонн: каркасные одно- и двухэтажные дома, постройки из бруса и пеноблочные сооружения;
• 133 мм (диаметр лопастей 350 мм) – при расчетной нагрузке на одну опору не более 10 тонн: кирпичные и газобетонные дома с использованием металлических элементов.

Длина

Выбор длины свай базируется на показателе плотности почвы: свая должна опираться только на твердые грунты.

Советуем к прочтению:   Как демонтировать перегородки устройство фундамента

Также их длина зависит от имеющихся перепадов высот на участке:

• глубина залегания суглинка менее 1 метра – длина свай 2,5 метра;
• при рыхлых грунтах или плывуне длина сваи определяется глубиной погружения бура до твердых пластов;
• при неровностях участка разница в длине свай может варьироваться от 0,5 метра и более в зависимости от конкретного случая.

Количество опор и интервал их расположения

К табличным значениям расположения опор друг относительно друга относятся такие значения:

• от 2 до 2,5 метров – для домов с деревянным каркасом и блочных строений;
• 3 метра – для зданий из бруса или бревен.

При расположении свай фундамента для равномерного распределения нагрузок должны учитываться следующие правила их расстановки:

• под каждым углом дома;
• в точке пересечения несущей стены и внутренней перегородки;
• возле входного портала;
• внутри периметра здания с интервалом в 2 метра;
• под камином как минимум 2 сваи;
• под несущей стеной, в месте размещения балкона, мезонина или подобной конструкции.

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?“

Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция  — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

Тип винтовой сваи	Нагрузка на сваю не менее, тн
СВЛ-57	1
СВЛ-76	2
СВЛ-89	2,5
СВЛ-108	5
СВЛ-133	8
СВЛ-159	15
СВЛ-219	20
СВЛ-325	30

Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это  винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.

Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.

Расчет свайно-винтовых фундаментов

Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:

• прочности материала свай и свайных ростверков;
• несущей способности грунта основания свай;
• несущей способности оснований свайных фундаментов;
• если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

• осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
• перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

1. при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
2. фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
3. расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
4. снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
5. коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
6. грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
7. глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
8. винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
9. 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
10. 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.

Расчет необходимого количества несущих конструкций

Определение расположения и количества свай фундамента дома

Выбор оптимального количества свай делается с учетом возможного крена, а также размеров и массы строения. Средние расстояния могут быть следующими:

• для домов малой массы (каркасных, деревянных ли бревенчатых) расстояние принимается не более 3 метров;
• для газобетонных, пенобетонных или аналогичных по массе домов – не более 2 метров;
• для заборов – 3,5 метра;
• для больших массивных зданий из кирпича, натурального камня и других строительных материалов проводится дополнительный расчет допустимой нагрузки сооружения на единицу площади грунта.

Итак, чтобы посчитать необходимое количество свай для проектируемого дома, нужно сделать сбор следующей информации:

1. Сделать или составить план дома, желательно с крышей и несущими перегородками.
2. Установить несущие сваи по углам здания и на перекрестках несущих стен.
3. Посчитать, какая масса здания будет расчетной, затем подобрать тип сваи с учетом материала и диаметра конструкции.
4. Между угловыми сваями и промежуточными запроектировать дополнительные опоры с учетом допустимой длины конструкции и массы здания.
5. Внутреннее пространство заполнить опорами с учетом расстояния между ними в пределах 2−2,5 метра.

Когда будет готов эскизный проект расположения свай, можно уже и посчитать суммарное количество необходимых опор.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Таблица с указанием несущей способности буронабивных свай на различных грунтах

Далеко не всегда фабричные сваи оправдывают себя, если учитывать финансовые расходы на транспортную доставку. В таких случаях часто используют буронабивные или инъекционные сваи, ведь их можно сделать прямо на строительной площадке.

Читайте также:  Расчеты фундаментного основания под дом из пеноблока

Глубина залегания таких свай зависит от глубины расположения прочных слоев почвы, а их количество может быть значительно меньшим, чем для винтовых свай.

Количество и сечение таких конструкций определяется с учетом несущей способности каждой сваи отдельно, а также массы здания в целом. Также учитывается сопротивление самого грунта, как горизонтального, так и вертикального. Для сваи длиной в 3, метра несущую способность можно рассчитать по формуле:

P = 0,7 х RнхF + 0,8 х U х fin х li, где:

• P − несущая способность несущих элементов;
• 0,7− коэффициент грунта;
• Rн− сопротивление грунта под нижним концом конструкции (справочные материалы);
• F − площадь опирания, м2 ;
• 0,8− коэффициент  условий работы
• U – периметр в метрах;
• fin – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности несущим элементам, т/м2 (определяется по таблицам);
• li – высота слоя грунта в зоне соприкосновения с фундаментом в метрах.

Расчет ростверка

Схематическое отображение соединения свай фундамента с роствертком

Конструкция свайно-ростверковых фундаментов подразумевает установку специальной подушки, на которой уже монтируются несущие стены. Этот ростверк равномерно распределяет нагрузку от здания на все опоры одновременно и проектируется отдельно.

Ростверк – это бетонная, железобетонная или сборная лента, жестко соединенная методом армирования со сваями. Она распределяет массу по всем сваям одновременно, поэтому нужно обязательно рассчитать его размеры и габариты.

Тут используются специальные расчеты, найти их можно в специальной литературе, а профессиональные проектировщики делают их обязательно, ведь от этого зависит количество установленных свай.

Для соединения свай и обеспечения дополнительной жесткости ростверк дополнительно армируют стальными прутьями диаметром 12 мм в различных направлениях. Арматуру нужно полностью спрятать в бетон, чтобы не допустить распространения коррозии. Рассчитать, сколько и какой арматуры нужно использовать, можно по готовым формулам или с учетом поясности ростверка.

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

Для надежности основания важно правильно вычислить массу дома

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.

Советуем к прочтению:   Блоки ФБС: размеры и характеристики универсального строительного материала

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:

Снеговая нагрузка

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

При строительстве дома на сваях необходимо учитывать ветровую нагрузку

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.

Несущая способность грунта в зависимости от его состава

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).

Влияние плотности грунта на несущие способности 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.

Рекомендуем посмотреть видео на тему размещения опор на необходимом расстоянии.

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.

Порядок установки

После предварительных подсчетов, составления плана свайного поля, нужно переходить к установке свайного фундамента. Основываясь на данных предварительного бурения, выкопанных разведывательных шурфов, свайное поле разбивают на 2-3 условных прямоугольника.

Ввинчивают на участке первые угловые элементы прямоугольников. Контроль расположения производится нивелиром, строительным уровнем. Иногда, используют простейшую бечеву, натянутую по диагоналям (должны быть равны), строительный отвес (производится контроль вертикали каждой опоры).

Установив угловые сваи, можно размечать, начинать ввинчивание остальных между ними. Из-за неровностей грунта, головная часть может подниматься над уровнем земли на разную высоту. Это нормально, главное, чтобы были заглублены до уровня основного несущего грунта, не менее 1.5 метра (средняя величина промерзания почвы зимой в средней полосе). После формирования свайного поля, верхушки отдельных элементов обрезают по нивелиру (менее удобный вариант — гидроуровень). Минимальная высота над землей — около 0.5-0.6 метра

К высоте верхушек установленных свай нужно прибавить 0.2-0.3 м — длина, которую поглотит устанавливаемый оголовок, обвязка (спуски швеллера, монолит бетона).

Под тяжеловесные отопительные (котлы, печи, камины), коммуникационные (насосы, теплоаккумуляторы) конструкции лучше создавать собственные свайные фундаменты, не включая в систему фундамента дома. Позволит свести к минимуму последствия (динамические, статичные нагрузки, разрушающие фундамент). Минимальное допустимое расстояние между сваями — 0.5-0.6 метра.

Установив, обрезав сваи по проекту, можно переходить к созданию ростверка. После окончания монтажа, можно считать фундамент построенным. С этого момента сваи начнут работать как одна система, выдержат запланированные нагрузки.

Установку всех типов свай можно производить при любой погоде. Часто можно ограничится ручным трудом. Выполнение ростверка (за исключением железобетонного) также возможно в любое время.

Особенности размещения свай под деревянный дом

В деревянных домах несущими кроме наружных стен могут быть и внутренние. Под них также устанавливаются опоры. Расстояние между сваями фундамента для деревянного дома в месте установки внутренних несущих стен уменьшают примерно на 30% по сравнению с наружным периметром.

Расстояние между сваями фундамента в каркасном доме из дерева не должно превышать трех метров.

Минимальное и максимальное значение между опорами

Согласно требованиям СНиП, минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопастей. То есть, если имеются опоры с лопастями 30 см, минимальным расстоянием между ними будет 60 см.

Необходимо учесть, что это расстояние между лопастями, то есть при разметке, отмечая оси свай, следует считать не 2, а 3 диаметра. Максимальное расстояние определяется отношением веса дома к количеству свай.

Необходимо учитывать материал и сечение ростверка, чтобы не получить излишнюю подвижность балок в центральной части каждого пролета. По всем расчетам максимум всегда определяется как 3, в некоторых случаях — 3,5 м.

Выходить за пределы этих значение нельзя, это создаст угрозу конструкциям дома.

С каким шагом устанавливаются винтовые сваи

Винтовые сваи используются под строительство легких сооружений, особенно, если они – самодельные. На них часто монтируются заборы из различных материалов.

Если вы решили обнести свои владения забором из сетки-рабицы, расстояние между сваями свайно-винтового фундамента должно быть не более 3-3,5 метра.

Расстояние между винтовыми сваями фундамента более тяжелого забора, сооруженного из дерева или профлиста, составляет максимум 3 метра. А если в регионе имеют место сильные ветры, лучше шаг опор уменьшить до 2,5 метров.

Вышеизложенные сведения помогут домашнему мастеру построить надежный свайный фундамент. Однако надо помнить, что профессиональный расчет параметров свайного фундамента обычно приводит к экономии материалов и трудозатрат.

Видео о плюсах и минусах свайных фундаментов.

Заключение

Правильно выполненные подсчеты основных параметров свайно-винтового основания гарантируют экономию при строительстве, долгую безаварийную эксплуатацию строения. Используя несложные рекомендации, сделать подсчеты сможет каждый застройщик, даже с минимальным опытом строительства.

Источники

• https://DomZastroika.ru/foundation/raschet-kolichestva-svaj.html
• https://expert-dacha.pro/stroitelstvo/fundament/svajnyj-f/raschet-fund.html
• https://kommtex.ru/raschet-svaynogo-fundamenta
• https://stroy-podskazka.ru/fundament/kolichestvo-vintovyh-svaj/
• https://litey.ru/vintovye-svai-nagruzka-raschety/
• https://FundamentClub.ru/raschet/svajnogo-fundamenta.html
• https://fundamentaya.ru/dop/raschet/kolichestva_svaj_dlya_fundamenta.html
• https://laminatepol.ru/36493-pokazateli-dlya-rascheta-vintovyh-svaj-metody-i-sposoby.html
• https://ks5.ru/fundament/svainyi/rasstoyanie-mezhdu-svayami.html
• https://expert-dacha.pro/stroitelstvo/fundament/svajnyj-f/rasstoyanie.html

Источник: akak7.ru