Правила расчета винтовых свай

Выполняя расчёт винтовых свай, важно уделить особое внимание определению их длины. От этой величины зависит показатель прочности всего сооружения в целом. Если длина элемента будет недостаточной, то постройка может попросту просесть в грунт и разрушиться.Делая расчёт длины винтовых свай, необходимо обратить внимание на два очень важных момента:

Плотность и особенности грунтов на участке, выделенном для возведения сооружения.Особенности рельефа участка, а именно перепад между отметками по высоте.

Винтовые сваи Если вы не проводили геологические изыскания на территории строительства, то вам придётся самостоятельно определять свойства грунтов. Для этого возьмите и выкопайте яму при помощи лопаты глубиной 50 см, причём постарайтесь выбрать самую низкую часть территории застройки.Если на глубине 0,3-0,4 м находятся песчаные или глинистые отложения, то такое основание наиболее подходит для устройства винтовых свайных фундаментов. В таком случае длина свай может быть в переделах 2500 мм.

Если после откапывания ямы вы увидели неплотную субстанцию, влагу, торфяник или плывун, то дальше стоит рыть при помощи обычного бура. Агрегат закручиваем в грунт, периодически вынимая и снимая землю с ножей. Такую работу ведём, пока на ножах бура не станут заметны комки глинистых или песчаных грунтов.

Теперь стоит замерять глубину их залегания, опустив в пробуренную яму шнур с грузом на конце. После упора груза в дно ямы, делаем отметку на шнуре, вынимаем его и меряем длину от груза до отметки. В таком случае длина свай должны вычисляться, исходы из глубины залегания плотных оснований.

Расчёт винтовых свай для деревянного дома Чтобы выполнить расчёт винтовых свай с учётом перепада высот на участке, необходимо воспользоваться следующими рекомендациями. Стоит учесть, что при скачке высот больше 50 см к первоначальной длине элемента нужно добавить  50 см. Например, на дом длиной 6000 мм скачок высот составляет один метр. Значит, в самой нижней отметке будут использоваться сваи длиной 2,5 м, в среднем ряду дома будут элементы длиной 3 м, а в верхнем крайнем ряду – сваи длиной 3,5 м.

Совет: обычно при возведении зданий на рельефе нижним сваям не хватает 0,2-0,3 метра длины, поэтому лучше брать величину длины сваи з запасом. Так вы добавите прочности вашим свайным фундаментам.

Винтовые сваи с металлическим ростверком 

Винтовые сваи: определяем количество элементов

Расчёт количества винтовых свай выполняется с учётом следующих принципов:

Шаг опор при строительстве сооружений из брёвен, бруса и для каркасных построек стоит принимать не больше 3 метров.В домах из газоблоков, пеноблоков, шлакоблоков или из газо- или пенобетона шаг свай стоит принимать не больше двух метров.При строительстве ограждений из лёгких материалов расстояние между сваями можно принимать равным 3-3,5 м.Под деревянные ограждения и заборы из профнастила лучше устанавливать сваи с шагом 3 метра, но если есть ветровая нагрузка, то шаг уменьшаем до 2,5 м.

Расчёт винтовых свай: составляющие одного элемента Предварительный расчёт винтовых свайРазбивка и подсчёт свай на плане здания выполняется следующим образом:

Винтовые сваи обязательно должны располагаться по углам сооружения.Обязательно отметьте опоры в месте пересечения и стыковки несущих стен.Далее под всеми наружными и внутренними несущими стенами должны быть расположены сваи с равным шагом (шаг выбираем в зависимости от типа сооружения и материала, из которого оно будет возводиться, 2 или 3 метра).Внутреннюю площадь здания также необходимо заполнить свайным полем.

В этом случае также придерживаемся выбранного шага свай.Если в доме планируется расположить камин, то под него стоит также заложить свайный фундамент. Минимальное количество свай под печь или камин – 2 штуки. Если вес этих конструкций будет значительным, то может потребоваться большее число свай.После предварительного размещения считаем общее число свай.

Расчёт винтовых свай на рельефе

Этапы проектирования свайных фундаментов

Расчёт и проектирование винтовых свай выполняется в определённом порядке. Весь процесс сведён в общую таблицу.

Этап проектированияОсобенностиОпределяем состав грунтовНа территории строительства делаем несколько скважин глубиной 12 метров. После извлечения столб отдаётся на исследование, во время которого специалист определяет состав грунта, плотность, несущую способность, влажность и др.На территориях со сложными основаниями необходимо проводить специальные испытания свай под максимальной нагрузкой.Сбор нагрузокПодсчитываются вертикальные и горизонтальные воздействия, влияющие на свайные элементы и ростверки (обвязки).Расчёт винтовых свайИмея показатели состояния грунтов и общую величину нагрузок, производится расчёт винтовых свай.

В ходе этого расчёта получаем показатели длины и диаметра одного элемента, материала, из которого они будут выполнены, их количества и планировку свайного поля. Расчёт стоимости винтовых свайПодсчитывается общая стоимость фундамента. Причём учитываются не только материалы, но и работы по монтажу свай.

Расчёт винтовых свай для слабых грунтов

Расчёт винтовых свай деревянного дома

Чтобы читателю было понятно, как выполняется расчёт винтовых свай, проведём конкретный расчёт на примере одноэтажного деревянного дома длиной 6 м и шириной 4 м.

Материал стен – брус. В доме есть одна межкомнатная перегородка.Конечно, такой расчёт винтовых свай можно было бы выполнить и на специальном «калькуляторе фундаментов», но нас интересует проведение данного расчёта вручную, согласно описанной выше методике. Именно такой способ мы и рассмотрим ниже.

Винтовые  сваи

Фундамент – это основа здания, а его правильный расчет – это основа долголетия всего строения.

Для того чтобы рассчитать необходимое количество винтовых свай, их ширину и прочие параметры, необходимые для возведения фундамента, нужно придерживаться выверенной стандартизированной методики. Она включает в себя набор формул, в которые необходимо подставить геодезические данные о специфике конкретной местности и табличные значения, соотносящиеся с искомыми параметрам фундамента. Для того чтобы высчитать количество винтовых свай под фундамент в частном доме, необходимо вникнуть во все особенности и тонкости расчетов.

Фундамент на винтовых сваях – отличное решение для местности со сложным рельефом, которое к тому же отличается умеренной ценой.Специфика этой технологии позволяет осуществить монтаж опор в течение 3 дней и при этом гарантирует надежность фундамента как минимум 100 лет. Для получения качественного результата необходимо учесть все факторы, заложенные в техпроцесс: равномерное распределение нагрузки, особенности грунта, глубину промерзания почвы, наличие и специфику подземных вод и т. п.В результате всех вычислений появляются данные, дающие ответ на такие вопросы, как:необходимая высота винтовых свай;диаметр винтовых свай;глубина их установки;необходимое количество винтовых свай;общая стоимость материалов.Всегда первый шаг в любой работе – это проектирование.Для проведения расчетов можно использовать стандартизированную методику для винтовых свай, описанную в СНиП 2.02.03–85.

В ее основе лежат данные по геодезическим исследованиям конкретного участка земли.В них входят следующие сведения:описание рельефа участка;состав и плотность грунта;уровень залегания грунтовых вод;глубина промерзания почвы;посезонный уровень осадков в регионе застройки.При помощи этих данных вычисляется количество винтовых свай для фундамента (К).Для расчетов понадобятся такие показатели:общая нагрузка на фундамент (Р), представляющая собой сумму масс всех использованных материалов;коэффициент надежности (к), являющийся корректирующим показателем для значения общей нагрузки на сваи;несущая способность грунта – табличное значение;площадь пяты сваи, находящаяся в прямой зависимости от ее диаметра, – табличное значение;максимально допустимая нагрузка (S), показатель для одной сваи – табличное значение.Далее следует подстановка значений в формулу следующего вида: К=Р*к/S.Коэффициент надежности (к) коррелирует с общим количеством свай и имеет соответствующие значения:к=1.4, если свай от 11 до 22 штук;к=1.65 – от 5 до 10 штук;к=1.75 – от 1 до 5 штук.На каждую сваю ложится нагрузка, равная общей нагрузке, деленной на количество опор. Чем их меньше, тем сильнее нагрузка на одну сваю и тем быстрее она приходит в негодность, а вместе с ними весь фундамент и дом.Правильный расчет заключается в подборе такого количества свай, которого хватит на весь период эксплуатации строения, но без чрезмерных излишков, являющихся пустой тратой средств.При помощи приведенной формулы, коэффициента для винтовых свай расчет нагрузок и дальнейшее строительство не сопряжено с особыми трудностями.При окончательных расчетах необходимо распределить нагрузки под несущими конструкциями и критическими точками с излишним давлением на фундамент с учетом:типа свай (висячих или стоек);массы;значения кренового усилия.Рассчитывая винтовой фундамент и оказываемые на него нагрузки, необходимо учитывать следующие показатели:общая масса строения (постоянная), измеряется в килограммах, является суммой масс таких элементов:стен и перегородок;перекрытий;крыши;дополнительные нагрузки (временные, переменные):масса снега на крыше;масса всех предметов в доме: мебели, оборудования, отделочных материалов и жильцов (среднее значение 350 кг/кв. м);динамические нагрузки кратковременного характера, возникают от воздействий:порывов ветра;осадочных процессов;колебаний температур.В зависимости от строения (формы) винтовой сваи разнится специфика ее применения.Выделяют такие распространенные виды:широкопластная с литым наконечником – используется для небольших строений при простом грунте;многопластная с несколькими лопостями на разном уровне – используется при повышенной нагрузке на сложном грунте;с переменным периметром – узкопрофильное изделие для специфических условий;узкопластная с литым зубчатым наконечником – применяется в условиях вечной мерзлоты и каменистой почвы.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.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.Выбор длины свай базируется на показателе плотности почвы: свая должна опираться только на твердые грунты.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.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.

Ростверк – элемент фундамента, необходимый для равномерного распределения нагрузки, оказываемой строением на фундамент. Для обеспечения надежности ростверка нужно рассчитать ряд параметров, при этом тип ростверка значения не имеет.

В расчеты входят:

сила продавливания фундамента;сила продавливания, воздействующая на каждый угол отдельно;сила воздействия на изгиб.

Если используется высокий ростверк, вся нагрузка воздействует на сваи.Вертикальная нагрузка действует снизу, деформирующая нагрузка – сбоку.

Такие расчеты очень сложны и требуют профессиональных знаний. Для расчетов необходимо воспользоваться стандартами индивидуального строительства.Они определяют следующие нормы:соединяться опоры с ростверком могут двумя способами: жестким и свободным;глубина вхождения головы сваи в ростверк – минимум 10 см;расстояние между землей и ростверком – не менее 20 см;толщина ростверка не может быть меньше толщины стен и минимально равняется 40 см;ростверк должен иметь высоту более 30 см;ростверк укрепляется продольным и поперечным армированием с сечением прута от 10 до 12 мм.Данный пример служит целью подробно показать применение формул при расчетах свайно-винтового фундамента.Исходными данными для дома с периметром 10х10 являются:дом, возведенный по каркасной технологии, крыша покрыта шифером, есть крыльцо;габариты фундамента – 10х10, высота постройки – 3 метра;внутри установлены две перегородки, которые, пересекаясь, делят помещение на 3 комнаты;скат крыши – 60 градусов;каркас выполнен из бруса с сечением 150х150;ростверк выполнен из бруса с сечением 200х200;стены выполнены из СИП-панелей.Далее осуществляются расчеты следующих элементов конструкции:площадь стен:несущих: 10*3*4= 120 кв. м;перегородок: 10*3+5*3= 45 кв.

м;масса стен (масса 1 кв. м стены из бруса и перегородки взята из таблицы средних значений):несущих: 50 кг*120=6000 кг;перегородок: 30 кг*45=1350 кг;общая: 6000+1350=7350 кг;масса перекрытий на 100 кв. м.:цокольное: 150 кг*100=15000 кг;чердачное: 100 кг*100=10000 кг;крыша: 50 кг*100=5000 кг;общая: 15000*10000+5000=30000 кг;масса дополнительных элементов (внутреннее наполнение дома, тип бытовой техники, отделки, количество жильцов и т.

п), берется табличное среднее значение для 1 кв. м в 350 кг:общая масса строения:35000+30000+7350=72350 кг;для примера берется коэффициент надежности, равный 1,4;максимальная нагрузка на пяту сваи с диаметром в 300 мм – 2600 кг при условии, что сопротивление грунта равно 3 кг /куб. см (почва со средней плотностью, глубоким залеганием воды и уровнем промерзания не больше 1 метра);высчитываем количество свай по формуле К=Р*к/S: К=72350*1,4/2600=39 свай.В процессе расчета количества свай и их распределения по всей площади фундамента существует множество мелких особенностей, каждая из которых так или иначе сказывается на улучшении конечного результата:при установке фундамента из винтовых свай на сложном нестабильном грунте для усиления опорной конструкции используется обвязка с применением металлического уголка или швеллера на уровне цоколя;при отсутствии геодезических данных для расчетов лучше использовать параметры, соответствующие минимальной расчетной нагрузке, то есть создавать максимальный запас прочности;для улучшения качества расчетов, кроме формул и табличных данных, стоит применять программу для проектировки: она пересчитает все параметры и опровергнет или подтвердит ручной расчет;наименее прочные сваи обладают стволами из шовных труб с приваренными лопастями;по нормам цоколь не должен подниматься больше чем на 60 см над землей, при этом запас сваи по длине должен составлять от 20 до 30 см.Расчетное количество свай не всегда является оптимальным: могут присутствовать дополнительные обстоятельства, требующие применения их большего количества.

Кроме того, небольшой запас прочности благоприятно сказывается на долговечности фундамента.При монтаже свай на неровном участке желательно оставлять запас по длине в районе 20–50 см. В дальнейшем излишки можно будет отрезать или произвести выдергивание. А вот при недостатке – придется забивать новую сваю.О том, как рассчитать количеситво винтовых свай, смотрите в видео ниже.Свайный фундамент – один из самых недорогих и простых, обходится в два раза дешевле ленточного.

Подходит для установки на слабой, обводненной, вечномерзлой почве и участках с неровным рельефом. Правильный расчет фундамента на винтовых сваях является залогом надежности и долговечности постройки.Следуя представленной в данной статье инструкции, можно выполнять расчет количества опор и оптимального расстояния между ними самостоятельно. Если произвести монтаж без учета этих факторов, домостроение даст неравномерную усадку, на фундаменте и стенах будут образовываться трещины.

На что обратить внимание при расчете фундамента

Количество свай зависит от типа почвы

При устройстве свайного фундамента расчет количества свай ведется в зависимости от факторов:

тип грунта;уровень расположения подземных вод;масса домостроения с учетом строительных материалов, предметов, мебели, людей, которые будут находиться в доме. Учитываем максимальный слой снега, который может находиться на кровле в зимний период. Расчет нагрузки от бассейна, ванны берем с учетом того, что они будут наполнены водой.

В зависимости от этих факторов подбираем вид опор, их диаметр, определяем глубину заложения, шаг установки. Согласно проекту выполняем чертеж, на котором предусматриваем расположение опор на углах, места пересечения стен под колоннами. Составляем смету расхода материала.

Определение вида грунта

Для определения типа грунта необходимо вырыть скважину

При строительстве крупных объектов общественного и гражданского назначения проводятся геологические и лабораторные исследования грунта на участке строительства. Проводятся испытания специалистами, их услуги стоят достаточно дорого.

При частном строительстве можно самостоятельно определить состав грунта. Нужно при помощи бура в нескольких местах участка выкопать скважины, глубина которых будет на полметра больше, чем длина сваи. Смотрим, какие слои грунта находятся на лопастях бура и присутствуют внутри скважины.

Глубину расположения подземных вод можно узнать у соседей или определить по имеющимся на участке скважинам. Если обнаружен небольшой обводненный участок, пробуем расположить опоры так, чтобы его обойти.

Определение максимальной массы домостроения

Рассчитать нагрузку строительных материалов для каркасного домостроения можно по таблице:

№Нагрузка от материалаВеличина нагрузки на квадратный метр1Фундаментширина 13 см, длина 1650 мм27 кгширина 13 см, длина 9000 мм124 кгширина 10,8 см, длина 1650 мм22 кгширина 10,8 см, длина 9000 мм95 кгширина 8,9 см, длина 1650 мм14 кгширина 8,9 см, длина 9000 мм60 кг2Кровля из черепицыбитумная50-70 кгкерамическая80-120 кгметаллическая40-60 кг3ПерегородкиПерекрытие по балкам, выполненное из досок, с использованием утеплительного материала10-150 кгУтепленные перегородки 80 мм из гипсокартона33,4 кгНеутепленные перегородки 80 мм из гипсокартона27,2 кгУтепленные стены 150 мм30-50 кгМебель, предметы в доме150 кг

Нагрузка снежного пласта, который может лежать на кровле, рассчитывается в зависимости от региона.На территории РФ нагрузка определяется по карте

Пересчет коэффициента ведется:

при уклоне кровли менее 25 градусов = 1;уклон от 25 до 60 градусов = 0.7;при уклоне более 60 градусов, масса снегового пласта не учитывается.

Полученные показатели умножаем на расчетный коэффициент надежности.

№МатериалКоэффициент1Строительные материалы1.1-1.32Мебель, предметы1.23Снеговой пласт1.4

Определяем размер свай

Если при бурении скважины обнаружен торфяник или плывущие почвы, то нужно углубиться

Для строительных площадок с устойчивым плотным грунтом подойдут опоры длиной 2,5 м. На участке со сложным рельефом нужно обязательно брать в расчет перепады высоты. На неровных участках применяем сваи разной длины, которая зависит от высоты местности.

При ведении строительства на неустойчивых грунтах длина сваи должна достигать слоя плотной почвы. Находим расположение устойчивого грунта с помощью пробного бурения. Вводим в грунт бур, через небольшие промежутки вынимаем его и смотрим на вид почвы на ноже.

Если обнаружили торфяник, плывун, влажную землю бурим до песчаного или глинистого слоя. После обнаружения на буре комков песка и глины замеряем с помощью опущенного на веревке камня глубину скважины.

Закупать сваи нужно с запасом по длине на полметра, после окончания работ лишнюю высоту можно будет срезать. Устанавливаем опоры ниже уровня промерзания почвы.

Диаметр опор

Выпускаются винтовые сваи диаметром:

57 мм, используются для постройки ограждений из металлической сетки;76 мм, подойдут для устройства основания бетонных заборов, легких хозяйственных построек, небольших деревянных домиков.

Выдерживает нагрузку менее трех тонн.89 мм, применяются только для построек в один этаж, дачных домов, флигелей, построек хозяйственного назначения. Одна опора выдерживает 3-5 тонн.108 мм, достаточно для строительства двухэтажных домостроений из легких материалов (пеноблоков, газоблоков, деревянного бруса), каркасных построек. Одна свая выдерживает нагрузку от пяти до семи тонн.

Для строительства оснований многоэтажных зданий винтовые сваи не подходят.

Количество опор

Вычисляем количество используемых винтовых свай в зависимости от массы, размера и конструктивных особенностей домостроения.

Правила расчета:

Расстояние между опорами в каркасном домостроении и деревянных постройках не должно превышать 3 м.В домах из легких строительных материалов: пеноблоков и газоблоков шаг не превышает 2 м.

Если строительство ведется в климатической зоне с сильными ветрами, расстояние между опорами не должно превышать 2,5 м.

Формула расчета: результат сложения всех нагрузок умножаем на коэффициент надежности. Полученное число делим на несущую способность одной сваи.

Расстояние между опорами

На каждом углу должна быть свая

Зная количество свай, нужно равномерно расставить их периметру постройки. Делаем чертеж дома согласно проекту, делим эскиз постройки на прямоугольники.

Правила размещения:

опоры устанавливаем на каждом углу;в местах пересечения несущих стен;если в доме предусмотрены колонны или камин, под ними должны располагаться опоры;распределяем остальные опоры с нормативным шагом для данного вида постройки.

Сваи располагаем на одинаковом расстоянии друг от друга. В местах расположения камина устанавливаем от 2 до 4 свай в зависимости от его веса. В особо нагруженных частях дома под несущими конструкциями иногда требуется установка нескольких свай кустовым расположением.

Расчет основания для каркасного дома

Выполняем расчет нужного количества винтовых свай для каркасного дома (без фронтонов) шириной 6 м, длиной 6 м. Берем в расчет строительный участок без значительных перепадов по высоте. О том, как самостоятельно рассчитать фундамент, смотрите в этом видео:

Используемые строительные материалы приведены в таблице:

№кровляЧетырехскатная из металлочерепицы1стены150 мм с использованием теплоизоляционного материала2перегородки из влагостойкого гипсокартонабез использования теплоизоляционного материала3балочные перекрытиядоска4длина внутренней стены6000 мм5длина всех перегородок в доме25000 мм6высота внешних стен мансарды1500 мм7высота комнат2700 мм8наружная высота перегородок3000 ммБурить следует до плотного глинистого слоя

С помощью пробного бурения определяем, что плотный глинистый слой залегает на глубине 3 м.

По карте определяем, что масса пласта снега, который может выпасть на кровлю, составляет 180 кг на квадратный метр.

Для устройства винтового фундамента нужны опоры длиной 3,5 м (закупаем длину 4 м с запасом на полметра), сечением 108 мм.

Расчет свайно-винтового фундамента проводим с учетом установки опор на каждом углу и в центре каждой стены.

Вычисляем общую нагрузку на основание, данные заносим в таблицу:

НагрузкаКоэффициент надежностиРезультатФундамент1,059 свай(предположительно)*40 кг (вес опоры)*1,05=378 кгСтены внешние1,1длина*высоту*вес=4 стены*4,5м*50 кг*1,1=6600 кгСтены внутренние1,12 стены*3 м*1,1*6 м*50 кг*1,1=1980 кгПерекрытия1,12 перекрытия на половину этажа и половину мансарды=2*6 м*6 м*150 кг * 1,1 = 11880 кгПерегородки1,225 м*2,7 м *1,2= 2204 кгКровля1,26 м*60 м*1,2=432 кг, делим на косинус угла наклона кровли (45 градусов)=3702 кгМебель, предметы1,22 этажа*(150 кг*6м*6 м)*1,2=12960 кгСнеговой пласт1,4180 кг*36 м*1,4=9072 кгИтого: 378+6600+1980+11880+2204+3702+12960+9072=48776 кг

Округляем полученное число до 48,8 тонны.

Проводим вычисление количества свай исходя из полученного результата несущей способности одного изделия, которая составляет от 5 до 7 тонн. Берем среднее значение выполнимой нагрузки 6 тонн. Подробнее о вкручивании винтовых свай смотрите в этом видеоуроке:

48.8 тонны делим на шесть тонн, получаем 8,13 опор, округляем всегда в большую сторону, получаем девять опор.

Несущая нагрузка для одной сваи определяется путем умножения площади пяты одной опоры на несущие характеристики почвы. Площадь пяты определяется в зависимости от сечения по таблице, прилагаемой к инструкции на изделие.

Пользуясь инструкциями и формулами, приведенными в этой статье, можно с точностью провести расчет винтовых свай, которые понадобятся для устройства фундамента.

(Пока оценок нет)

Источники:

• mainstro.ru
• www.stroy-podskazka.ru
• fundamentaya.ru