Определение количества свай и их размещение в фундаменте – Свайные фундаменты

Оглавление:

Винтовой фундамент — надежное и недорогое основание, широко востребованное в малоэтажном строительстве. На таком фундаменте можно возводить дома высотой в 1-2 этажа из дерева, пенобетона либо каркасных панелей. Он обладает повышенной устойчивостью в низкоплотных и пучинистых грунтах, в которых финансового не выгодно обустраивать стандартные ленточные фундаменты.

Дом на винтовых сваях

В данной статье представлены особенности расчета винтовых оснований. Мы рассмотрим расчет осадки свайного фундамента, грузонесущей способности опор, их количества и приведем пример составления схемы свайного поля.

Читайте также: как утеплить свайно-винтовой фундамент своими руками?

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

Читайте также: для чего нужен оголовок винтовой сваи и как он устроен?

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

• 
  Читайте также:

  Самовыравнивающаяся стяжка для пола: быстрый результат без особых усилий

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Читайте также: процесс монтажа и преимущества использования винтовых свай для заборов.

Расчет винтового фундамента своими руками

Расчет винтового фундамента сводится к определению типоразмера, количества свай и составления схемы их размещения в фундаменте. Чтобы рассчитать данные параметры своими руками нужно определить нагрузки на фундамент и грузонесущие характеристики одиночной сваи, на которые влияет сопротивление грунта и опорная площадь конструкции.

Определение нагрузок на фундамент

Первоначально необходимо рассчитать совокупные нагрузки на фундамент, состоящие из массы здания, давления снегового покрова и эксплуатационных нагрузок.

Расчет массы дома ведется посредством умножения площади его конструктивных элементов на вес материалов, из которых они изготовлены.

Приводим пример удельного веса разных частей здания (кг/м2):

1. Кровля: листовая сталь (20-30), асбоцементный шифер (40-50), гончарная черепица (60-80).
2. Перекрытия: чердачное из деревянных балок с утеплителем плотностью 200 кг/кубометр (70-100) либо 500 кг/м3 (160-200), цокольное из деревянных балок с теплоизоляцией плотностью 200 кг/м3 (120-150) либо 500 кг/м3 (250-300).
3. Стены: каркасные с теплоизоляцией толщиной 150 мм. (30-50), из бревна или бруса (80-100).

Далее нужно рассчитать и добавить к массе здания давление от снеговых нагрузок — удельный вес снегового покрова в вашем регионе на м² (информация приведена в СНиП №23-01-99) умножается на площадь кровли дома.

Аналогично добавляем эксплуатационные нагрузки (мебель, оборудование, облицовка стен), определив их умножив площадь перекрытий дома на 210 кг (для цокольного и междуэтажного) и 100 кг (для перекрытия чердака).

Полученные нагрузки суммируем, умножаем на 1.2 (коэфф. надежности) и получаем совокупные нагрузки на винтовой фундамент дома.

• 
  Читайте также:

  Фотореле для уличного освещения — критерии выбора, советы по подключению и размещению устройства (135 фото)

Расчет несущей способности свай

Расчет несущей способности сваи всегда выполняется по грунту, тут необходимо знать тип и сопротивление почвы на вашем участке, данные о которых можно получить проведя геодезические изыскания (стоимость услуги 20-30 тыс. рублей).

Имея все исходные данные, расчет сваи можно выполнить по нижеприведенной формуле.

Формула расчета несущей способности винтовой сваи

На практике выполнить такой расчет сваи под силу лишь профессиональным проектировщикам, поэтому мы предлагаем вам воспользоваться таблицей усредненной несущей способности стандартной для малоэтажного строительства винтовой сваи 89 мм. в разных типах почвы:

Несущая способность винтовой сваи 87 мм

Чтобы определить пластичность почвы вам нужно сделать посредством ручного бура по периметру участка несколько пробных скважин на глубину 2-3 метров, оставить их на ночь и на следующее утро визуально оценить уровень грунтовых вод . Если поверхностные почвы сухие — грунт полутвердый либо тугопластичный, если УГВ высокий и почва влажная — грунт мягкопластичный.

Определение длины и количества опор в фундаменте

Расчет количества винтовых свай своими руками выполняется посредством деления совокупных нагрузок от дома на грузонесущую способность одной опоры, которые мы определили на предыдущих стадиях проектирования.

В качестве примера приводим последовательность расчета свай под дом из бруса площадью 7*8 м и высотой 3.5 м, возводимого на мягкопластичном суглинке, сопротивление которого составляет 3.5 кг/см².

• 
  Читайте также:

  «Как сделать проект дома самостоятельно?»

1. Высчитываем площадь и вес кровли из шифера (50 кг/м²): 7*8 = 48 м2; 48*50 = 2.4 т.
2. Вес стен (брус — 100 кг/м²), с учетом внутренних: (7+7+8+8+7+4)*3.5 = 143.5 м²; 143.5*100 = 14.35 т.
3. Чердачное перекрытие (70 кг/м²) — 70*48 = 3,36 т, цокольное (100 кг/м²) — 48*100 = 4.8 т.
4. Снеговая нагрузка на кровлю (110 кг/м2): 48*110 = 5.28 т.
5. Эксплуатационная нагрузка: чердачное перекрытие — 48*100 = 4.8 т, цокольное — 48*215 = 10,32 т.
6. Суммируем и умножаем на коэфф. надежности: (2.4+14.35+3.36+4.8+5.28+4.8+10.32)*1.2 = 55 тонн.
7. Учитывая несущую способность сваи в 4.2 тонны определяем количество опор: 55/4,2 = 13 винтовых свай.

После того как расчет сваи выполнен и их количество определено, осталось подобрать длину опор. Сваи должны углубляться нижним концом в пласт грунта, находящийся на 20-30 см ниже границы промерзания в вашем регионе. Таким образом сваи будут защищены от выдергивания под воздействием выталкивающих нагрузок пучинистой почвы.

Глубина промерзания грунта по регионам приведена в СНиП   №23.01.99 «Климатология строительства».

При возведении дома в условиях низкоплотных поверхностных слоев грунта — илистой почвы, торфяников и плывунов, нужно использовать более длинные сваи (от 3 до 5 метров), которые вскрывают пласт неустойчивого грунта и опираются нижним концом на твердую, несжимаемую почву.

Также вы можете прочесть, где выгоднее купить винтовые сваи и сопутствующие товары в Новосибирске и Твери.

Определить конкретную длину тут поможет пробное завинчивание — если по мере углубления свая встретила сопротивление твердой почвы, делающее ее дальнейшее вкручивание невозможным, значит опора достигла несущего пласта грунта.

Размещение винтовых опор в фундаменте (видео)

Составление схемы свайного поля

Расчет свайного поля заключается в распределении проектного количества опор по периметру здания. Первоначально нужно установить по опоре в углах дома и в местах пересечения его внутренних и внешних стен — это обязательное условие. Далее оставшееся количество опор с одинаковым шагом разносится по контурам здания.

Типовая схема свайного поля

Нормативное расстояние между сваями зависит от типа дома:

• строения из бруса, бревна либо каркасных панелей — 3 м;
• здания из газобетона, пенобетона и шлакоблока — 2м;
• дома из кирпича — 2 м.

Для соблюдения проектного расстояния между опорами можно добавить несколько свай сверх полученного в расчете числа — запас надежности никогда не помешает.

Часто бывают ситуации, когда обустройство ленточного основания под дом не представляется возможным из-за слабого или пучинистого грунта. В такой ситуации самым хорошим вариантом будет смонтировать фундамент на забивных сваях. Почему? Дело в том, чтобы здание стояло надежно и прочно ему нужно хорошее основание, которое будет правильно распределять нагрузку на почву.

Процесс монтажа забивных свай в фундамент Если грунт на участке слабый, то возвести прочное основание сложно, нужно добраться до плотных слоев грунта, которые могут находиться на большой глубине. Обустройство другого вида фундамента будет стоить не малых денег на закупку материала и оплату работы. Установка забивных свай – это недорогой способ обустроить надежное и устойчивое основание под строение, на пучинистых грунтах и плывунах.

Что такое свайный фундамент?

Свайный фундамент – это вертикальные опоры из железобетона, погруженные в грунт. Сверху их обычно связывают ростверком либо монолитной плитой, которые служат основанием для стен дома. В зависимости от типа свай они в почву забиваются, закручиваются либо просто погружаются в заранее высверленные в земле отверстия.

Схема одного из видов с подземным ростверком

Читайте также:  Как утеплить веранду для зимнего проживания своими руками

Основные этапы проведения расчетов количества свай

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

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

Виды фундамента на сваях

В зависимости от технологии погружения опор свайные фундаменты бывают:

• На висячих сваях;
• На подпорных сваях.

В первом случае столбы как бы висят в земле без опоры на несущий слой за счет банальных сил трения. Во втором они наоборот опираются на твердые пласты грунта. Висячий фундамент требует большого количества свай и более основательных расчетов на базе серьезных геодезических исследований участка. Для строительства частных коттеджей в два-три этажа такую технологию не используют.

В малоэтажном домостроении более востребован подпорный вариант. Сваи здесь не забиваются сплошным полем, их требуется гораздо меньше. Для обычного дома за городом вполне хватает четырех опор по углам и нескольких под несущими стенами. Такой свайный фундамент своими руками выполнить гораздо проще.

Сваи для устройства подобного основания можно взять:

1. Винтовые (вкручиваемые) стальные.
2. Забивные железобетонные.
3. Буронабивные из асбестоцементной трубы и железобетона внутри.

Виды свай для разных типов фундамента

Частные застройщики для строительства свайного жб фундамента обычно выбирают винтовую либо инъекционную (буронабивную) технологию. При этом у “винтов” из стали есть серьезное ограничение – глубина заложения при самостоятельном монтаже. При неглубоком залегании плотных слоев (до 2-х метров) их самостоятельно еще можно закрутить в землю, а вот для более длинных опор уже нужна будет специализированная техника.

Расчет длины и диаметра свай

Для проведения расчетов необходимо опираться на следующие данные инженерных изысканий:

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы свайного основания

У каждого основания имеются плюсы и минусы. Это далеко не универсальный вариант для любого грунта. Не для каждого участка он подойдет. Зато стоит такое основание под частный дом не так дорого, как фундамент плита или заглубленный ниже точки промерзания жб ленточный аналог. В винтовом исполнении опора на сваях обойдется на 30–40%, а в буронабивном – на 20–25% дешевле.

Среди плюсов рассматриваемого варианта можно выделить:

• Возможность устройства там, где классические варианты нельзя сделать из-за высокого УГВ, пучинистого грунта или большой глубины промерзания;
• Высокая скорость и предельная простота работ при самостоятельном их выполнении;
• Экономичность – выбрав фундамент на сваях, во многих случаях можно сэкономить до трети выделенных на обустройства опоры для дома средств;
• Минимум земляных работ – для ленточного либо плитно-монолитного аналога копать земли придется в разы больше.

Минусы у свайного фундамента следующие:

• Сложность проведения расчетов при проектировании;
• Возможность применения только для легких зданий;
• Необходимость утепления пола и невозможность устройства подвала.

Чтобы такое основание прослужило долго, подготовку его проекта лучше доверить профессионалам. Здесь очень важны тщательные исследования грунта и грамотные расчеты. Необходимо заранее предусмотреть, как поведет себя каждая свая в будущем под нагрузкой. Малейшая ошибка – ростверк и стены на нем поведет сразу же. В результате даже кровля из металлочерепицы или профнастила на крыше будет повреждена, не говоря уж о треснувших перегородках внутри здания.

Читайте также:  Как рассчитать простое крыльцо и ступени лестницы.

Пример на забивных сваях

Второй важный момент – это ограничения по весу строения. Тяжелый керамический кирпич или бетон для коттеджа на свайном фундаменте брать точно не стоит. Здесь больше приемлемы каркасные либо пенобетонные технологии. Они позволяют возвести легкие стены, которые простоят на винтовых либо буронабивных опорах долго и без проблем.

Как исправить ошибку?

При возведении фундамента из свай самостоятельно при ошибочном расчете нагрузки появляются нарушения, которые влекут перекос здания, его просадку в проблемных местах, либо трещины в несущих стенах.

Если место, где допущена ошибка, обнаружилось сразу, не нужно поддаваться панике. Если для фундаментного основания были взяты металлические трубы, которые выступают над почвой, то это самый простой вариант исправления.

Можно приварить к ним профили и таким образом связать их друг с другом. Для других видов труб придется рыть траншеи в местах проседания фундамента, и заливать монолитную фундаментную основу.

Еще одним вариантом исправления ошибки, но более затратным, является просверливание в выступающей над грунтом части труб отверстий.

Подготовка скважины В эти отверстия вворачиваются шурупы или анкера, а к ним привариваются армированные пруты, тем самым обеспечивая жесткую связь между всеми опорами.

В крайнем случае,возможно с помощью спецтехники поднять угол здания с просевшей стороны и вырыть траншею.

А в траншее возвести часть ленточного или монолитного фундамента.

Буронабивной свайный фундамент своими руками

Представленная ниже пошаговая инструкция предусматривает самостоятельное возведение свайного фундамента в буронабивном исполнении с ростверком сверху. Это наиболее востребованный вариант среди частников, так как реализовать его несложно. Для работ нужны лишь трубы из асбестоцемента, бетонный раствор и стальная либо стеклопластиковая арматура.

Устройства выполняется в пять этапов:

1. Земляные работы.
2. Установка асбестоцементных труб и укладка в них арматуры.
3. Заливка бетона.
4. Устройство ростверка.
5. Закрытие цоколя.

Для изготовления буронабивных свай требуются асбестоцементные трубы диаметром 300–400 мм. Они послужат гарантией, что фундамент будет иметь хорошую несущую способность как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. И в отличие от стального варианта асбестоцемент не заржавеет в земле.

Читайте также:  Как сделать теплые полы в каркасном доме без стяжки?

Скважины для опор проще всего сделать с помощью ручного бура с бензиновым либо электрическим двигателем. Глубина этих отверстий должна получиться в итоге на 30–40 см ниже точки промерзания грунта.

Свайные столбы располагаются по периметру строения и под несущими стенами внутри с шагом до двух метров. После выбуривания скважин на их дне насыпается песчаная подушка толщиной в 10–15 см. Затем сверху в качестве опоры под сваи заливается бетон еще на 25–30 см. И уже в этот не застывший раствор устанавливаются трубы из асбестоцемента. При этом они должны выступать над землей минимум на 30 см.

Чтобы трубы оставались строго в вертикальном положении, они обсыпаются песком, который повергается в процессе этого утрамбовке. Далее производится армирование опорных столбов. Для этого используется 3-4 прута из стали либо стеклопластика сечением 10–12 мм.

Армирующие стержни необходимо разместить по центру трубы на равном удалении друг от друга. Для упрощения монтажа их еще на земле можно связать поперечинами-распорками из проволоки. По высоте эти вертикальные пруты должны оказаться выше верхнего края трубы, выступая из последней на 15–20 см. После армирования эту несъемную опалубку остается лишь залить бетоном, следя чтобы внутри раствора не образовалось пустот.

Уже через 3–4 дня на получившиеся опоры можно монтировать ростверк из железобетона (с укладкой опалубки, армированием и заливкой бетонной смеси), стального швеллера либо бруса. В итоге между ним и землей должно оказаться просвет в 25–30 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, его при пучении может попросту выдавить вверх и снести вместе с постройкой.

С чего начать?

Разметка фундамента под сваи Сначала размечают будущий фундамент.

Потом срезают верхний слой земли с того места, где будет строительство. А затем проделывают нужное число скважин. Скважины проделывают на расстоянии 1.5-2 м одна от другой.

Обязательно нужно определить число опор под той основой дома, где будет наибольшая нагрузка.В этом месте нужно будет вбить в грунт большее количество свай из трубы

Размер скважин для фундамента зависит от «калибра» труб, которые ожидается использовать. Высота свай над грунтом не превышает 0,5 м.

Прайс-лист

Количество штук0-50 км от МКАД50-100 км от МКАД101-150 км от МКАДот 151 км от МКАД

Забивные Ж/Б сваи 150х150х3000

1-204 700 руб.5 000 руб.5 500 руб.5 600 руб.21-504 100 руб.4 300 руб.5 000 руб.5 700 руб.51-1004 000 руб.4 100 руб.4 600 руб.5 200 руб.

Забивные Ж/Б сваи 150х150х4000

1-205 400 руб.5 700 руб.6 400 руб.7 200 руб.21-505 100 руб.5 400 руб.5 900 руб.6 400 руб.51-1004 600 руб.5 100 руб.5 600 руб.6 200 руб.

Забивные Ж/Б сваи 200х200х3000

1-205 400 руб.5 700 руб.6 300 руб.6 600 руб.21-505 100 руб.5 400 руб.6 100 руб.6 400 руб.51-1004 800 руб.5 100 руб.5 700 руб.6 000 руб.

Забивные Ж/Б сваи 200х200х4000

1-206 400 руб.6 700 руб.7 400 руб.7 600 руб.21-506 000 руб.6 300 руб.7 100 руб.7 400 руб.51-1005 800 руб.6 100 руб.6 700 руб.7 000 руб.

Запросить точную стоимость фундамента Позвонить нашему специалисту

В каких случаях используется бетонный ростверк

Бетонный ростверк – один их самых надежных способов обвязки. Он обладает двумя ключевыми преимуществами – прочностью бетона и устойчивостью к выдавливающей силе.

Ростверк на бетонных сваях подходит для возведения домов из кирпича, пеноблока, газосиликата и иных непластичных материалов. Он исключает прогиб при пиковых нагрузках.

Кроме возведения домов свайный ростверк используется и в других случаях:

1. Если нужно придать цоколю более эстетичный вид. На бетонный цоколь можно установить сайдинг, его можно перекрасить или оштукатурить.
2. При необходимости утеплить пространство под строением или протянуть какие-либо коммуникации.
3. При строительстве заборов. В данном случае ростверк используется одновременно для эстетики и для установки кирпичных столбов.

Противопоказанием к установке винтовых свай считаются текучие грунты и очень глубокие торфяники. Не рекомендуется устанавливать сваи в скальные основания. Для каменистых грунтов можно использовать винтовые сваи с наконечником литым.

Бетонный фундамент на винтовых сваях применяется в основном для строительства небольших дачных домов или коттеджей.

Видео о бетонном фундаменте на винтовых сваях:

Устройство фундамента из забивных свай

Для начала выполняются подготовительные работы, такие как расчистка участка от мусора и излишней растительности, доставка материала и необходимых инструментов, работы по разметке участка.

Разметку поля нужно производить в соответствии с проектом, который должен быть создан заранее. Размечают рулеткой и с использованием приборов геодезического направления. Те места, куда должны будут вбиты сваи, нужно пометить кольями, на которых написаны номера свай.

После произведенных мероприятий можно приступать к непосредственной забивке свай в грунт. Выполняются такие работы при помощи тяжелой техники, о которой нужно заранее позаботиться.

Рассмотрим более подробно технологию забивания отдельно взятой сваи:

Важно!При каждом ударе молота нужно замерять уход сваи в почву и вычислять несущую способность отдельного элемента, чтобы в дальнейшем не было проблем при строительстве.

На этом этапе предупреждаются такие неприятные моменты, как попадание камней под сваю, так как они могут дать ложное представление о том, что свая достигла нужного уровня, что при дальнейшей эксплуатации скажется на качестве строения.

1. Назначение
2. Порядок вычислений
3. Параметры
4. Разновидности
5. Технические характеристики
   • Диаметр
   • Длина
6. Количество опор и интервал их расположения
7. Ростверк
8. Пример подсчета
9. Дополнительные рекомендации

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.

Назначение

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.

Порядок вычислений

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.

Параметры

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.

Разновидности

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.

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.

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.

Ростверк

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.

Пример подсчета

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:
  • 350*100=35000 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.

Дополнительные рекомендации

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.