Расчет винтовых свай

d0a0d0b0d181d187d0b5d182-d0bad0bed0bbd0b8d187d0b5d181d182d0b2d0b0-d0b2d0b8d0bdd182d0bed0b2d18bd185-d181d0b2d0b0d0b9-d0bfd0bed0b4-d0b4d0bed0bc-306x230-3291809

d0a0d0b0d181d187d0b5d182-d0bad0bed0bbd0b8d187d0b5d181d182d0b2d0b0-d0b2d0b8d0bdd182d0bed0b2d18bd185-d181d0b2d0b0d0b9-d0bfd0bed0b4-d0b4d0bed0bc-306x230-3291809

Расчет количества винтовых свай под дом

Строительство фундаментного основания на винтовых сваях является популярной инновацией. Ранее, винтовые сваи в основном использовались при строительстве объектов, расположенных на воде или в прибрежных районах. Такой выбор был обусловлен тем, что при возведении такого типа фундаментной опоры не требует проведения бетонных работ, которые очень трудно проводить наг грунтах с высоким содержанием влаги.

Видео — расчет свайного фундамента

Эстафету широкого использования винтовых свай приняли военные инженерные подразделения. Их выбор обуславливался тем, что при использовании винтовых свай существенно сокращалось время проведения строительных работ, что было особенно критично при быстром продвижении войск.

Таким образом, использование винтовых свай при строительстве фундамента дает два основных преимущества:

  • возможность возведения фундаментных опор на заболоченных влажных грунтах, почве с большим содержанием влаги или на участках с неровным рельефов.
  • Использование винтовых свай существенно сокращает время проведения строительных работ. Кроме того, строительство фундамента на винтовых сваях можно проводить практически в любое время года.

Варианты возведения зданий на винтовых сваях

С использованием винтовых свай можно осуществлять строительство практически любых типов сооружений. В зависимости от тяжести здания и рассчитываемой нагрузки на фундамент подбираются сваи с определенным диаметром. Винтовые сваи небольшого диаметра могут закручиваться в землю с использованием простой мускульной силы. Сваи же большого диаметра должны размещаться в земле с использованием механизированных устройств.

d0a0d0b0d0b7d0bbd0b8d187d0bdd18bd0b5-d0b2d0b0d180d0b8d0b0d0bdd182d18b-d0b2d0b8d0bdd182d0bed0b2d18bd185-d181d0b2d0b0d0b9-174x230-6059060 Различные варианты винтовых свай

Рассчитываемые параметры винтовых свай

Параметры винтовых свай для строительства фундаментного основания рассчитываются исходя из следующих исходных данных:

  • Характеристики почвы. Грунт на участке вашего строительства может иметь различную плотность и удерживающую силу на разных уровнях. Для того, чтобы точно определить характеристики грунта на участке необходимо произвести изыскательское бурения. Шурф глубиной около 2,5 метров, должен уходить ниже уровня промерзания грунта. Бурить его лучше всего весной, чтобы точно определить уровень грунтовых вод.
  • Характеристики здания. Число и диаметр винтовых фундаментных свай рассчитывается исходя из предполагаемой нагрузки на фундамент. Нагрузка суммируется из нескольких показателей. В ней должны быть учтены вес всей строительной конструкции, включающей в себя вес всех строительных использованных элементов. Также учитывается вес полезной нагрузки, например инженерного оборудования, а также вес временных сезонных нагрузок, которые включают в себя вес снегового покрова, ветровые нагрузки и так далее.

d092d0b8d0bdd182d0bed0b2d18bd0b5-d181d0b2d0b0d0b8-d0bdd0b0-d183d187d0b0d181d182d0bad0b5-306x230-4630662

Винтовые сваи на участке

После того, как вы вычислите максимальную нагрузку, которую может выдержать грунта на вашем участке и максимальную планируемую нагрузку – вам необходимо будет определить число и диаметр винтовых свай, которые с одной стороны должны не сломаться под нагрузкой веса сооружения, а с другой стороны не провалиться в землю.

Число винтовых свай зависит от объема конечной нагрузкиЧисло винтовых свай зависит от объема конечной нагрузки

Число винтовых свай зависит от объема конечной нагрузки

Пример расчета винтовых свай

При расчете потребного количества и диаметра винтовых свай необходимо учитывать, что опорные сваи-столбы должны в обязательном порядке размещаться под углами строения а также в местах примыкания внутренних стен. Расстояние между опорными винтовыми сваями на прямых участках рассчитывается индивидуально, но не должно составлять более трех метров, иначе жесткости горизонтального силового каркаса не хватит для удержания веса здания.

d094d0bed0bc-d0bdd0b0-d0b2d0b8d0bdd182d0bed0b2d18bd185-d181d0b2d0b0d18fd185-306x230-3981066

Дом на винтовых сваях

Рассмотрим пример небольшого здания с размером основания 6 на 6 метров. Дом будет высотой в один этаж и будет изготовлен из дерева. Для такой конструкции достаточно использовать девять винтовых опорных свай. Однако при увеличении веса строительных материалов необходимо увеличивать и частоту расположения опорных винтовых свай.

Таблица - пример расчета свайного фундамента под дом 6 на 6 метра

Таблица — пример расчета свайного фундамента под дом 6 на 6 метра

d0a0d0b0d181d187d0b5d182-d181d0b2d0b0d0b9d0bdd0bed0b3d0be-d184d183d0bdd0b4d0b0d0bcd0b5d0bdd182d0b0-d0b4d0bbd18f-d0b4d0bed0bcd0b0-6-d0bdd0b0-12-d0bcd0b5d182d180d0bed0b2-325x226-4705089

Расчет свайного фундамента для дома 6 на 12 метров

Таблица - пример расчета свайного пола для двухэтажного дома

Таблица — пример расчета свайного пола для двухэтажного дома

Порядок строительства фундаментного основания на винтовых сваях

После производства расчета потребного количества и диаметра винтовых свай и составления проекта – его необходимо перенести на ваш участок местности.

  1. Для этого с участка местности, предназначенного для строительства фундамента снимается слой плодородной земли, после чего в угловых реперных точках устанавливаются колышки или рамочные конструкции из дерева. Между ними натягиваются шнуры или плотные лески. Кроме шнуров, натянутых по внутреннему и наружному периметру будущего фундамента, но и по диагоналям разметки. Это делается для того, чтобы внутренние углы будущего фундамента были идеально прямыми.
  2. Заготовленные заранее винтовые сваи вкручиваются в обозначенные места. Для свай небольшого диаметра достаточно будет привлечь лишь трех человек. Двое из них будут вращать винтовую сваю-опору за вороток (горизонтальный рычаг, вставленный в отверстие в верхней части винтовой сваи), а один находится непосредственно возле сваи и контролирует вертикальное положение вкручиваемой сваи.
  3. После вкручивания всех свай — их верхние части обрезаются по единому горизонтальному уровню. Для выверки точного уровня лучше всего использовать лазерный строительный уровень.
  4. Внутрь полой металлической трубы, из которой собственно и состоит винтовая свая заливается бетонный раствор высокой марки прочности.
  5. На верхнюю часть обрезанной винтовой сваи-опоры приваривается оголовок – плоская металлическая площадка.
  6. Место соединения металлического корпуса сваи и оголовка зачищается от окалины и тщательно грунтуется.
  7. На горизонтальные площадки оголовок укладываются горизонтальные силовые балки. Для них могут использоваться стальные конструкции или пропитанный асептическим раствором деревянный брус.

Правила расчета винтовых свай для фундамента

Низкая себестоимость винтовых свай делает их весьма привлекательными для устройства фундаментов под индивидуальные постройки.

Однако многие застройщики сталкиваются с проблемой подбора оптимальных параметров опор, их необходимом количестве. В этом вопросе единых рекомендаций не существует: каждый участок имеет свои геологические особенности, да и строительные материалы используются разные – от дерева до пенобетона.

Чтобы избежать ошибок и не подвергать постройку риску разрушения, необходимо произвести расчет винтовых свай для фундамента.

Цель расчета

tsel-rascheta-6880134

Целью расчета винтовых свай является определение их несущей способности.

Данный параметр зависит от двух основных составляющих:

  • несущей способности грунта;
  • площади лепестка (винтовой спирали) сваи.

Остальные параметры сваи на несущую способность фундамента оказывают настолько малое влияние, что ими можно пренебречь.

Определение площади подошвы лепестка винтовой спирали

opredelenie-ploshhadi-podoshvyi-lepestka-vintovoy-spirali-5989775

В процессе вкручивания винтовая часть сваи уплотняет грунт под поверхностью нижнего лепестка лопасти, увеличивая тем самым несущую способность последнего.

Площадь подошвы рассчитывается по всем известной формуле:

R – расстояние от самой крайней точки образующей (контура) лепестка до центра самой сваи.

Несущая способность грунта

nesushhaya-sposobnost-grunta-4088199

Несущую способность грунта рассчитать могут только специалисты, опирающиеся на геологические исследования строительной площадки. Для частных застройщиков достаточно знать состав грунтов и уметь пользоваться справочными таблицами.

В каждом населенном пункте старожилы обычно знают, на какой глубине расположен несущий слой грунта, и что он собой представляет. Вам остается лишь заглянуть в справочник и найти соответствующие характеристики.

Примерная таблица несущей способности грунтов:

Тип грунта Расчетное сопротивление (кг/кв. см)
Глина Полутвердая 6
Тугопластичная 5
Мягкопластичная 4
Суглинки и супеси Полутвердая 5,5
Тугопластичная 4,5
Мягкопластичная 3,5

Подобные таблицы содержатся не только в строительных справочниках, но и в СНиПах.

Порядок расчета несущей способности винтовых свай

poryadok-rascheta-nesushhey-sposobnosti-vintovyih-svay-1328762

Определив площадь подошвы лепестка и несущую способность грунта, можно приступать к расчету несущей способности опоры. Для этого надо просто перемножить эти две величины.

Например, если площадь подошвы составила 706,5 кв. см (при диаметре 300 мм), а сопротивление грунта – 6 кг/кв. см, несущая способность сваи составит:

706,5 х 6 = 4200 кг

Однако вышеприведенный расчет не соответствует реальной картине по одной просто причине: в нем не учтен такой важный параметр, как запас прочности винтовой сваи.

Для получения более точного результата следует произведение площади лепестка и сопротивления грунта разделить на коэффициент запаса прочности.

Его значение зависит от количества свай, которые будут установлены в основание постройки и находится в диапазоне 1,4-1,75. При установке пяти свай коэффициент запаса равен 1,75, двадцати – 1,4. Промежуточные значения рассчитываются методом интерполяции.

Если опорная способность грунта определялась при помощи эталонной сваи, коэффициент запаса следует принимать равным 1,25. При полноценном исследовании с привлечением лабораторий он будет равен 1,2.

То есть несущая способность сваи с диаметром лопасти в 300 мм на глине с учетом коэффициента запаса составит 4200/1,2 = 3500 кг.

Расчет необходимого количества свай

raschet-neobhodimogo-kolichestva-svay-4158953

Для расчета количества винтовых свай для фундамента требуется два параметра:

  • несущая способность одной сваи;
  • полная нагрузка на фундамент.

Необходимое количество опор равно частному от деления полной нагрузки на несущую способность одной сваи.

Как определяется несущая способность сваи, мы уже разобрали. Осталось подсчитать общую нагрузку. Для этого складываются веса абсолютно всех строительных материалов, которые будут использованы при строительстве. К полученному результату надо прибавить ветровую и снеговую нагрузки – это и будет полная нагрузка на несущее основание.

Поскольку расчетная часть строительства проводится до начала строительства, необходимо теоретически определить потребность в материалах.

Это можно сделать, имея на руках хотя бы простейший эскиз будущей постройки с нанесенными на него размерами: длины, ширины и высоты здания, высоты конька крыши и угла ее уклона.

На эскизе должно быть указано, какой материал будет применяться при возведении того или иного элемента постройки. Подсчитав площадь каждого из них, можно подсчитать вес материала, необходимого для его устройства.

Иногда площади бывает недостаточно, тогда методом ее умножения на толщину элемента определяется его объем. Умножив объем на плотность строительного материала, можно узнать его вес.

svai-2514809

Снеговые и ветровые нагрузки принимаются в зависимости от региона строительства. Их нормативные величины можно найти в строительной справочной литературе или в тех же СНиПах. Они даются из расчета на 1 кв. м крыши. Чтобы подсчитать нагрузку для конкретного случая строительства, надо норму умножить на площадь крыши.

Вам предстоит кропотливая работа по определению необходимого количества винтовых свай для фундамента: расчет нагрузки отнимает много времени, особенно у неопытных строителей. Но только таким образом можно рассчитать нагрузку на сваи правильно.

Последним действием вашего расчета будет деление полной нагрузки на несущую способность сваи. Таким образом вы узнаете, сколько свай вам необходимо завинтить в грунт, чтобы ваша постройка стояла крепко.

vidyi-svaynyih-fundamentov1-4125273Может быть Вас интересует какие бывают виды свайных фундаментов?

Корректировка расчетного количества свай

korrektirovka-raschetnogo-kolichestva-svay-4219176

В процессе расчета числа свай определяется их минимально допустимое количество. Но иногда может потребоваться корректировка результата в сторону увеличения: максимальное расстояние между винтовыми опорами не должно превышать 3 м.

Оно лимитируется прочностью ростверка. Так что принятое количество свай может быть больше расчетного.

Как видите, расчет фундамента из винтовых свай для дома – дело не совсем простое. Если у вас нет склонности к такого рода работе – воспользуйтесь услугами инженеров: для них это дело привычное.

Специалист выполнит расчет гораздо быстрее, ведь у него есть опыт, да и вся необходимая литература всегда под рукой.

Видео о расчете фундамента на винтовых сваях.

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

Свайно-винтовой фундамент является очень популярным за счет своей универсальности и возможности устанавливать его на тех почвах, которые отличаются подвижностью и неустойчивостью, а также на рельефных участках.

1133_image001-5578115

Наиболее распространенными являются сваи винтового типа, так как для их монтажа не требуются особые навыки и умения, а земляные работы выполняются в минимальных количествах. Но для качественного монтажа основания в первую очередь нужно произвести расчет фундамента на винтовых сваях.

Алгоритм расчета

Для того чтобы свайно-винтовой фундамент служил своим хозяев долгое время, он должен быть сделан качественно. В первую очередь на дальнейший монтаж оказывает влияние правильность расчетов. Рассчитывается фундамент поэтапно:

  1. Проведение геологической оценки залегающего грунта.
  2. Анализ нагрузок на фундамент и грунт.
  3. Расчеты на основе собранных ранее данных.
  4. Выполнение чертежа будущей конструкции.
  5. Расчет необходимых материалов для устройства и затрат на них.

Все перечисленные пункты обязательны к исполнению, так как при пропуске хоть одного винтовой фундамент может выйти с маленькой несущей способностью или будет наблюдаться большой перерасход материала.

1060_image003-9388781

Исследование залегающего на участке грунта

Обязательно перед любой постройкой какого-либо сооружения проводятся геологические исследования грунта, которые включают в себя выемку почвы и ее анализ. В зависимости от показателей данного анализа делается вывод о качестве и типе почвы и выявляется то основание, которое будет уместно в этих условиях. Такие работы должны проводить только специализированные службы, но стоимость их работы достаточно велика.

Если в бюджете не предусмотрена возможность вызова геологов, то можно попытаться произвести работы по оценке залегающего грунта самостоятельно.

Для анализа грунта нужно сделать в почве скважину, которая будет на 50 см глубже, чем длина сваи. Лучше всего сделать несколько таких скважин в разных частях участка, но обязательно, чтобы одна из них находилась в самой низкой его точке. Можно выполнять бурение скважины буром, тогда анализ проводится по тому грунту, который остался на лопастях агрегата.

972_image005-5442380

Таким образом, вычисляется тип грунта и наличие в нем грунтовых вод, так как из-за них снижается несущая способность основания. Если обнаружено место, где их много, то можно попытаться не устанавливать сваи именно на этом участке, а обойти его. Несущая способность свайного фундамента определяется не только опорой на плотный почвенный слой, но и трением поверхностью сваи о расположенный вокруг грунт.

Расчет нагрузок

Для расчета несущей способности свай в фундаменте очень важно знать, какая нагрузка будет производиться сооружением на него. Величина общей нагрузки получается из сложения следующих показателей:

  1. Веса стен и перегородок
  2. Веса кровли и перекрытий
  3. Полезной нагрузки на фундамент
  4. Собственного веса основания
  5. Возможной снеговой нагрузки.

Для более точного вычисления используют таблицы, в которых прописываются величины данных показателей. Вес свай зависит от их диаметра, точные параметры можно узнать только у производителя. Например, свая с диаметром 108 мм весит приблизительно от 10 до 13 кг, а с диаметров в 133 мм – от 14 до 16 кг.

Для того чтобы произвести расчет снеговой нагрузки нужно иметь под рукой карты «Строительная климатология» .

Расчет необходимого диаметра винтовой сваи

В зависимости от нагрузки подбирается диаметр сваи для основания. Обычно в частном строительстве используются опорные элементы с диаметром 108 мм. Такие сваи способны выдержать нагрузку от двухэтажного каркасного дома. Несущая способность одной опоры составляет 7 тонн.

907_image007-9378269

Выбор длины сваи

На тех участках, где залегают устойчивые грунты, достаточно будет длины свай в 2,5 метра. Но стоит учитывать перепады рельефа, поэтому дополнительная длина не помешает для запаса.

На первом этапе исследования почвы выявляется глинистый слой почвы. Так как он определен, то по длине свая должна входить в этот слой.

Можно пойти другим путем для определения длины сваи. Это метод контрольного вкручивания. Он представляет собой кручение сваи при помощи вставленного в отверстие внутри нее лома с трубчатыми рычагами. Во время прокручивания необходимо при помощи пузырькового уровня проверять вертикальность. Как только усилие затяжки резко увеличивается, то работу можно прекратить. Таким образом, получается определение несущего слоя грунта и нужной длины сваи.

827_image009-3433492

Расчет количества опор

После произведенных ранее подсчетов можно определить сколько свай понадобится для фундамента того или иного дома. Для того чтобы получить число необходимых опор нужно сумму нагрузок умножить на коэффициент и делить на несущую способность сваи. Такой расчет не должен вызвать затруднений, если, конечно, не пропущены предыдущие шаги.

После того, как количество нужных свай определено, нужно распределить их по всему периметру дома. Обязательно сваи должны находиться под всеми углами и в тех местах, где несущие перегородки пересекаются. Между теми опорами, что установлены, необходимо монтировать дополнительные, которые будут находиться от первоначальных на том расстоянии, которое зафиксировано в зависимости от типа постройки. Оставшееся расстояние также заполняется опорами, между которыми не должно быть более 2– 3 метров. Для того чтобы понимать через какое расстояние их выставлять, нужно воспользоваться проектом дома или чертежом будущего фундамента, где четко должно быть показано месторасположение свай и расстояние их друг от друга.

Шаг между сваями представлен в зависимости от типа будущего строения:

  • Дом из газобетона или пенобетона – расстояние между сваями не более 2 м.
  • Дом из бревна или бруса – расстояние между сваями не более 3 м. Также в этом случае может быть шаг, не более 2,5 м, который применяется и при условиях большой ветровой нагрузки на строение.

В месте установки печи или камина нужно установить не менее двух свай, так нагрузка на основание в этом месте колоссальная.

В местах, где располагается терраса, сваи устанавливают по тому же принципу, что и под дом.

192_image011-1589384

Пример расчета фундамента

Для более точного понимания, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример расчета на одноэтажном каркасном доме с вальмовой крышей. Все стены дома одинаковой высоты, то есть не имеют фронтонов. Внутри дома установлены перегородки из гипсокартона с толщиной 8 см, утепление стен составляет 150 мм. Перекрытия установлены на балках, изготовлены из дерева. Высота этажа составляет 3 метра, высота потолков в помещении – 2,7 м, высота мансарды составляет 1,5 м. В плане дом представлен размера 6*6 м. Длина внутренней стены равна 6 м, перегородки на этажах в сумме составляют 25 м.

Дом планируется разметить на относительно прямом участке, без резких перепадов высоты. Глинистый слой почвы залегает на глубине 3 м. Снеговая нагрузка для данных климатических условий равна 180 кг на 1 кв. метр.

Для дома будут использоваться сваи длиной 4 м, чтобы был запас и с диаметром, составляющим 108 мм.

579_image013-5744490

Для начала высчитываем все нагрузки на свайно-винтовой фундамент, суммируя полученные данные для наружных, внутренних стен, перегородок и перекрытий, кровли. Сюда также относится снеговая, полезная нагрузки и показатель от нагрузки фундамента. Для расчета нагрузки от фундамента в расчет предварительно берется 9 свай, которые будут располагаться по всем углам и в середине стен. Таким образом, получаем, что общие нагрузки для данного фундамента будут равны 48776 кг. Округляем полученное число и получаем 48,8 тонн.

Дальше рассчитываем, сколько понадобится опор для такого дома. Берем несущую способность одной сваи, которая находится в пределах от 5 до 7 тонн. Уравниваем это значение до 6 тонн.

Количество свай высчитывается путем деления 48, 8 тонн на 6. Получаем параметр, равный 8,13. Его округляем до целых и получаем 9. Этот показатель сходится с предварительным, значит, опоры так и нужно расставлять: по углам и в середине стен.

Заключение

Такие вычисления обязательно проводятся перед монтажом фундамента, чтобы в дальнейшем не возникло проблем относительно несущей способности основания и эксплуатации здания.

Похожие статьи