Как рассчитать нагрузки приходящиеся на винтовые сваи?

Расчет винтовых свай для фундамента

• Расчет фундамента на винтовых сваях – последовательность действий
• Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай
• Фундамент из винтовых свай – расчет нагрузок
• Подбираем по диаметру и длине винтовые сваи – расчет для фундамента
• Фундамент на винтовых сваях – расчет количества свай
• Типовой расчет свайно-винтового фундамента

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

Расчет фундамента на винтовых сваях – последовательность действий

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

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

Расчет свайно-винтового фундамента предусматривает следующие этапы:

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

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

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

Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай

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

• насыщенным глиной;
• затопляемым;
• подвижным.

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

Геодезические исследования включают:

• лабораторный анализ грунта;
• определение уровня грунтовых вод.

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

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

Для этого необходимо провести экспериментальное закручивание:

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

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

Фундамент из винтовых свай – расчет нагрузок

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

Суммарную нагрузку на один элемент определяйте следующим образом:

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

При определении общего веса строения необходимо учесть массу:

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

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

При выполнении работ следует учитывать:

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

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

Удобно использовать теоретические значения нагрузочной способности для различных почв:

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

Следует ответственно отнестись к определению нагрузок при сооружении свайного основания.

Подбираем по диаметру и длине винтовые сваи – расчет для фундамента

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

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

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

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

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

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

Размер определяется следующими моментами:

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

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

Специалисты рекомендуют учитывать следующие рекомендации при выборе длины:

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

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

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

Фундамент на винтовых сваях – расчет количества свай

Укрупненный расчет количества винтовых свай производится с учетом следующих показателей:

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

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

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

При выполнении точных вычислений специалисты учитывают дополнительные моменты:

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

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

При этом соблюдайте приведенные рекомендации:

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

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

Типовой расчет свайно-винтового фундамента

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

Используем следующие исходные данные:

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

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

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

Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

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

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

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

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

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

На фото – устройство винтовых свай:

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

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

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

На видео – о несущей способности винтовых свай:

Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

Как определить допустимую надежность фундамента

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

N=F/ γ,

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

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

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

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

Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.

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

На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

Какая максимальная возможность одной сваи

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

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

На видео – несущая способность винтовых свай 108:

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

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

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

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

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

Таблица несущей способности

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

Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:

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

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

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

Общие правила по расчету нагрузки на винтовые сваи

Несмотря на то, что фундаменты, выполненные на основе винтовых свай, давно и повсеместно используются при строительстве домов из легких материалов, по всем техническим нормам все равно должна быть предварительно высчитана нагрузка на одну сваю, чтобы определить их оптимальное требуемое количество. Об этом и пойдет речь в настоящей статье.

Особенности проектирования

При проектировании фундамента из винтовых свай в обязательном порядке необходимо провести расчет их количества. Инженеры, занимающиеся проектировкой свайных фундаментов, рекомендуют обращать внимание на следующие тонкости:

• общая масса сооружения;
• фактическая масса сооружения, куда включается вес стен, различных перекрытий, кровли, крыши и отделочных материалов, которыми будут обработаны внутренние и внешние стены и фасад дома;
• расчет полезной нагрузки сооружения на сваи, куда можно отнести массу мебели, людей, которые будут находиться в помещении (можно пользоваться расчетом СНиП, согласно которому это значение составляет 150 килограммам на метр квадратный);
• нагрузка, вызванная атмосферными осадками (снегом), которую необходимо рассчитывать, исходя из данных, которые могут быть предоставлены государственными статистическими органами либо гидрометцентром по региону, где будет строиться дом;
• коэффициент запаса, который в обычных условиях принимается за 1,1;
• способность почвы нести нагрузку, устанавливаемую исходя из ее особенностей в месте установки фундамента;
• глубина, на которой будет залегать опора (при нормальном грунте она считается равной 1,7 метров).

Схематичное заложение винтовой сваи.

Также необходимо обратить внимание на технические расчеты по данным стандартных винтовых свай для фундамента (за основу берется глубина погружения основания в 1,7 метров):

• винтовая свая размерами 76 х 200 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 1000 кг;
• свая размерами 89 х 250 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 2000 кг;
• свая 108 х 300 х 2500 мм имеет минимальную нагрузку в 2500 кг.

Алгоритм расчета винтового свайного фундамента

После изучения факторов, которые влияют на правильный расчет максимальной нагрузки на свайный фундамент, а также средних технических показателей винтовых свай различных диаметров по минимально выдерживаемой нагрузке, можно перейти к вычислению максимально допустимой массы. После чего уже можно будет просчитать необходимое количество свай с нужным диаметром.

Какие данные необходимо учитывать при вычислении максимально допустимой нагрузки:

• Площадь домовой кровли, и различных пристроек.
• Сумму площади чердачного помещения.
• Сумму площади различных домовых перекрытий (это касается домов, у которых несколько этажей или предусмотрено жилое помещение под крышей).
• Сумма площади внешних домовых стен.
• Сумма площади внутренней несущей стены или стен.
• Периметр самого фундамента.

После вычисления всех необходимых площадей и размеров, нужно узнать, из какого материала будут сделаны вышеуказанные элементы дома. Затем взять справочник, в котором следует найти приблизительный вес того или иного материала, которой будет использован при построении сооружения и его отдельных элементов. Далее, путем общих математических действий, нужно высчитать общий вес каждой конструкции и стен.

Важным моментом будет определение максимальной нагрузки снега. Для этого понадобится обратиться за информацией в соответствующую службу за показателем по количеству выпадающего снега на один сантиметр или метр квадратный в регионе, где будет происходить строительство. Затем, имея площадь крыши, высчитать нагрузку на фундамент по данному пункту.

Также следует учитывать и особенности грунта земельного участка, где будет происходить строительство. В публикации приведены основные технические характеристики свай, которые будут ввинчиваться в землю на глубину 1,7-2,5 метров без учета промерзания почвы. В этом случае, опять же, можно обратится в соответствующий государственный орган, где и получить данные о глубине промерзания почвы в регионе.

Полезные советы по вычислению нагрузки на винтовой фундамент

Прежде всего следует обратить внимание на информацию, содержащуюся в различных справочниках по техническим характеристикам тех или иных материалов. Если человеку что-то остается не понятно при расчете веса элемента дома, то не стоит думать на авось, что, в случае ошибки, фундамент все равно выдержит. Нужно помнить, что фундамент из винтовых свай, несмотря на свою надежность и универсальность, не терпит просчетов.

Для того, чтобы правильно рассчитать будущую нагрузку на свайный фундамент, нужно оперировать точными данными. Для этого необходимо запастись терпением и, по возможности, обложится справочниками. Если на это нет времени, то лучше обратится к специалистам, которые сделают это по всем нормам.

Сколько составляет допустимая нагрузка на винтовые сваи?

Выбирая тип винтовых свай, учитывают их несущую способность, которая в свою очередь определяется диаметром стержня и площадью лепестковой подошвы.

Выбор элементов основания также зависит от прочности грунта под проектируемым сооружением.

О том, как взаимосвязаны эти элементы, можно узнать из настоящей статьи.

Определяющий критерий при выборе

Свайно-винтовой фундамент, как правило, используют при строительстве легковесных и малоэтажных сооружений. Такие опоры различаются между собой размерами и конфигурацией винтовой части.

Чтобы рассчитать несущую способность основания, нужно грамотно выбрать модель свай для строительства (обращают внимание на диаметр трубы и площадь лепестковой подошвы), а также количество конструктивных элементов.

Показатель несущей способности отражает, какой допустимый вес может выдержать каждая опора без потери функциональных качеств, учитывая возможные деформации грунта. Поэтому перед тем, как покупать сваи, нужно знать расчетное сопротивление почвы (определяется в результате геологических изысканий участка).

Виды опор и параметры допустимой тяжести

На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.

Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:

S_п = 3,14 х R 2 , где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.

В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.

Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:

Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.

Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.

На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.

Определение прочностных характеристик грунта

Расчет допустимой нагрузки без точных данных о сопротивлении грунта будет недостоверным. При этом застройщик должен помнить, что на одном участке в пределах небольшой площади может быть несколько типов почвы.

Поэтому перед строительством сооружений I и II степени ответственности, в том числе жилых домов, необходимо заказать геологические изыскания застраиваемой площадки.

Альтернатива процедуры – самостоятельный анализ почвы. Для этого бурят в земле несколько шурфов, чтобы взять образцы для анализа.

Затем визуально или экспериментальным путем для каждого образца определяют тип почвы и выбирают из справочной литературы расчетное сопротивление грунта. Нормативный документ СП 22.13330.2016 содержит такие данные. Таблица ниже отражает значение искомых параметров для наиболее популярных грунтов в российских регионах:

Расчет допустимой тяжести

Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.

Формула для расчета:

• N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см 2 );
• S_п – площадь подошвы лепестка (см 2 );
• R_o – сопротивление грунта (кг/см 2 );
• y_k – коэффициент надежности.

Коэффициент y_k зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также достоверности результатов геологических изысканий участка:

• y_k = 1,7, если количество свай меньше 5;
• y_k = 1,4, если использовано до 20 опорных элементов;
• y_k = 1,2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.

Например:

участок строится на глинистом участке (R_o = 6 кг/см 2 ) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:

При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений R_o принимают y_k = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:

N = (706 х 6)/1,7 = 2491 кг или 2,5 т.

Последствия неправильных рассчетов

Параметры опоры указаны в технической документации, а сопротивление почвы определяется опытным путем и здесь возможны ошибки.

При расчете максимальной нагрузки учитывают коэффициент надежности, чтобы нивелировать недостоверность выбранного сопротивления грунта.

В противном случае значение предельной нагрузки на фундамент будет неточным и застройщик может неправильно выбрать количество свай и шаг между ними.

Когда максимально допустимая нагрузка фундамента значительно превышает реальную массу проектируемой конструкции, то это приводит перерасходу финансовых и трудовых ресурсов. В противном случае основание получается ненадежным, что увеличивает риск крена сооружения, появления трещин в стенах, а также преждевременного износа фундамента.

Заключение

Один из ключевых этапов проектирования свайно-винтового основания – расчет допустимой тяжести на опоры.

Этот параметр зависит от размеров винтовой сваи, а также сопротивления грунта на участке. Зная, какой вес может выдержать один опорный элемент в заданных условиях, можно точно рассчитать требуемое количество стержней и выбрать шаг между ними.

Расчет свайного фундамента

В статье мы расскажем об ошибках, которые чаще всего допускают при самостоятельном расчете свайных фундаментов объектов малоэтажного строительства, и о том, как этого избежать.

Содержание статьи:

1. Часто встречающиеся ошибки проектирования фундаментов из винтовых свай

Вот те ошибки, которые чаще всего встречаются в проектах свайных фундаментов, разработанных своими силами:

• неучет конструктивных особенностей строения при сборе нагрузок;
• неумение верно посчитать нагрузки (часто в расчет берется только вес самого строения);
• выполнение расчетов в отсутствие информации о грунтовых условиях участка предполагаемого строительства (степень коррозионной агрессивности, физико-механические характеристики грунтов и т.д.).

Иногда неточности в расчетах возникают из-за неверного учета ландшафта или планировки участка (например, оказывается не соблюдена минимальная высота цоколя).

Итог – неверная оценка несущей способности конструкции и степени воздействия среды на фундамент, что часто приводит к просадке, ускоренному развитию коррозионных и гнилостных процессов.

Данный материал был разработан специально для того, чтобы вы могли избежать подобных проблем. Однако важно понимать, что приведенный в статье расчет, несмотря на всю свою универсальность (основан на типовых решениях и данных, подкрепленных многолетним практическим опытом), является условным, так как в нем используются усредненные показатели, которые могут меняться в зависимости от типа строения и региона строительства. Более того, в связи с тем, что назначение винтовых свай невозможно без точной информации о грунтовых условиях площадки строительства, в части определения их параметров и количества мы ограничились только общими рекомендациями.

Отдельно стоит сказать о том, что материал ориентирован на сферу индивидуального жилищного строительства и не учитывает особенности проектирования технически сложных объектов.

2. Грунтовые условия на участке: инженерно-геологические изыскания, пробное завинчивание или экспресс-геология?

Важнейший этап, который обязательно должен предшествовать проектированию фундамента из винтовых свай – изучение грунтовых условий участка предполагаемого строительства.

Традиционно для исследования грунтов на площадке применяется комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ). Однако этот комплекс процедур не лишен недостатков, главный из которых – значительная стоимость. Для удешевления необходимо уменьшить количество скважин и объем лабораторных работ, что неизбежно приведет к опасности недостаточного изучения площадки строительства. В результате данный метод, даже несмотря на относительно высокую точность результатов, почти не применяется в малоэтажном строительстве.

Куда большей популярностью сегодня пользуется пробное завинчивание, которое привлекает многих своей невысокой ценой. Однако нужно понимать, что полученные таким образом данные практически невозможно интерпретировать, они субъективны, а потому не вызывают доверия.

Причина кроется в том, что пробное завинчивание не является методом исследования грунта. Применяющие данный метод руководствуются единственным принципом: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». При этом не учитывается ни зависимость результатов от времени года, в которое производится завинчивание, ни возможное наличие в основании линз более прочных грунтов, которое может вызвать «ложный отказ». Кроме того, данная процедура не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей.

Учитывая эти факты, компания «ГлавФундамент» провела многочисленные исследования в области изучения грунтов, на основании результатов которых разработала наиболее эффективные и скоростные методики, объединенные под общим названием «Экспресс-геология» и внедренные впоследствии в качестве обязательных процедур:

• геолого-литологические исследования (ГЛИ);
• геотехнические исследования (ГТИ);
• измерение коррозионной агрессивности грунтов (КАГ).

К примеру, методика динамического зондирования, разработанная на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» и применяемая в рамках проведения геотехнических исследований, позволяет определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента, а также обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

По результатам измерений коррозионной агрессивности грунта подбираются толщины ствола и лопасти, марка стали винтовой сваи, обеспечивающие соответствие срока службы строения требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.

3. Сбор нагрузок

В первую очередь для расчета фундамента необходимо выполнить сбор всех нагрузок, которые будут воздействовать на него. Они бывают постоянные P_d и временные (длительные P_l, кратковременные P_t, особые P_s).

Постоянные P_d – вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

Длительные P_l – вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

Кратковременные P_t – воздействия от людей, животных, оборудования на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

Особые P_s – сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Обратите внимание, что в этом расчете будут учтены только те виды воздействий, которые имеют принципиальное значение при расчете фундамента из винтовых свай.

3.1. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Для расчета веса строения достаточно знать удельный вес материалов, которые будут использованы при его строительстве и их предполагаемые объемы. Это не требует каких-то специальных знаний и навыков. Можно попробовать запросить нужные данные у поставщика стройматериалов.

Мы при выполнении расчетов будем использовать справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома (стен, перекрытий, кровли), приведенные в таблице 1.

Таблица 1 — Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарной черепицы

При самостоятельном выполнении расчетов стоит учитывать, что согласно п. 7.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» расчетное значение нагрузки следует определять, как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 2 — Таб. 8.2. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γ_f

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним необходимые расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м.

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/ м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен: S крыши х удельный вес 1 м 2

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен: S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Таким образом, нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

Инструкция по расчету количества свай для свайно-винтового фундамента

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома. Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай.

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.

Перед вами таблица плотности и несущей способности различных почв.

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

Методика расчета

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент. Как правило, расстояние между сваями может составлять:

• до 2 м, если будет возводиться строение из газобетонных и пенобетонных блоков или плит;
• до 3 м, если запланировано строительство деревянного дома из бруса, бревна и т.д.;
• до 2,5 м – также выбирают для деревянных конструкций. Еще с такими сваями работают в регионах, где наблюдается большая ветровая нагрузка;
• до 3,5 м – под строительство легковесных заборов и оград.

Строительство дома из бруса

Чтобы правильно определить количество опор для свайно-винтового фундамента, следует провести следующие операции:

• составить проект будущей основы или первого уровня постройки;
• расположить винтовые опоры на каждом углу будущего здания;
• установить сваи там, где будут пересекаться несущие перегородки дома;
• между расположенными сваями теперь необходимо установить дополнительные сваи по периметру несущих стен с тем условием, чтобы расстояние от одного до другого элемента не превышало того, что было зафиксировано ранее (учитывая вес и вид постройки);
• оставшееся пространство для фундамента заполняется сваями так, чтобы между соседними опорами расстояние не превышало указанного в расчетах (2 – 3 м);
• там, где будет установлена печь или каминный очаг, предусмотрите не менее пары винтовых опор, опять-таки, учитывая размер отопительной конструкции, иначе не избежать критической нагрузки на фундамент;
• на тот случай, если будет обустроена терраса или любая другая пристройка, места фиксации опорных элементов обозначаются по ранее оговоренному принципу, учитывая оптимальное расстояние шага;
• теперь, когда расстояние между сваями определено, остается подсчитать все винтовые опоры, нанесенные на план-схему.

Рассчитываем ростверк

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

Чтобы нагрузка на опоры от веса строения была распределена более равномерно, прибегают к изготовлению ростверка.

Ростверком называют балку или железобетонную плиту, по горизонтали соединяющую верхушки каждого винтового элемента. Свайно-ростверковые основы одинаково хорошо подходят для строительства деревянных и пеноблочных зданий. Ленточный ростверк может быть монолитным или сборным, главное, чтобы он был вылит из бетона, марка которого не ниже 150.

Чтобы ростверк был грамотно сооружен и создал прочную связку между винтовыми элементами, нужно правильно рассчитать его габариты. Существует ряд специальных расчетов, мы же ограничимся минимальными размерами связующей ленты:

Фундамент с железобетонным ростверком

1. Высота – 30 см.
2. Ширина – 40 см.

Чтобы придать ростверку необходимую жесткость, его нужно усилить продольной и поперечной арматурой (в диаметре 10-12 мм). Прутья соединяются при помощи проволоки по принципу армопояса. Расстояние от арматуры до края ростверка должно составлять не менее 2,5 см, чтобы металлические прутья полностью загерметизировались бетонным раствором и не подвергались коррозийным процессам.

Соединение ростверка с опорами может быть жестким, когда его арматура связывается с прутьями свай, или свободным, когда ростверк без дополнительной подвязки лежит на опорах фундамента. В обоих случаях нагрузка между сваями распределяется равномерно.

Расчет выдергивающей нагрузки на сваю

При планировании строительства различных малоэтажных конструкций на винтовых сваях обязательно проведение расчётов предполагаемых нагрузок с учётом влияющих на них факторов. К одной из них относится выдёргивающая сила, которая, в зависимости от важности объекта и его массивности, может дополнительно потребовать проведения полевых испытаний. В результате проводится анализ и сравнивается расчётная нагрузка на сваю с полученными данными, а затем выбирается подходящая свайная конструкция.

Требуется ли учитывать выдёргивающие нагрузки

При проектировании свайных фундаментов под дом одним из ключевых моментов расчёта несущей способности опор является учёт деформаций. Они влияют не только на устойчивость конструкции основания, а и на возможность образования проседаний.

Особенно это актуально при выполнении строительных работ на рыхлых, скалистых, сейсмически-активных и промерзающих грунтах. То есть такой расчёт требуется проводить в тех случаях, когда расчётная схема устойчивости свай существенно отличается от стандартной.

При строительстве достаточно часто применяют сваи диаметром 108 мм, которых хватает для строительства одноэтажных объектов из древесины или пеноблоков. Опоры обладают высокой прочностью и при этом имеют оптимальную стоимость. Согласно действующим стандартам они способны выдерживать нагрузки в пределах 4-5 т и эффективно справляться с поперечными и продольными сдвигающими силами.

Использование лопастей в конструкции позволяет эффективно справляться с выдёргивающими напряжениями в результате пучения грунта. Однако же сваи 108 мм, несмотря на это, требуют обязательного просчёта на выдёргивание, особенно если требуется возвести двухэтажный дом.

Критерий необходимости учёта выдёргивающей нагрузки

Согласно СП 22.13330.2011, критерием для учёта выдёргивающей нагрузки является выполнение следующего условия:

где Fn – нормативная выдергивающая сила;

Gn – нормативный вес свайного основания;

β – угол действия выдёргивающей силы относительно вертикали;

γс – коэффициент, определяющий условия работы сваи;

R“0 – расчётная величина сопротивления грунта обратной засыпки;

A0 – величина площади проекции верхней части свайного основания на плоскость, которая перпендикулярна направлению действия выдёргивающей силы.

Выдергивающая нагрузка может быть не учтена только в том случае, когда она по направлению действия совпадает с осевой линией винтовой сваи.

Как определить коэффициент условий работы сваи

Чтобы определить γс, необходимо воспользоваться следующей формулой:

где γ1 может принимать значения 0,8, 1,0 или 1,2 при расстояниях между осями опор под дом равными 1,5, 2,5 и 5 м соответственно;

γ2 принимается равным 1,0 при нормальных режимах монтажа свай, либо 1,2 — при аварийном и монтажном режиме работы;

γ3 может принимать следующие значения:

• 1,0 – при промежуточном прямом распределении устройств;
• 0,8 – для промежуточных угловых, свайных, свайно-угловых, концевых распределениях порталов устройств;
• 0,7 – для специальных порталов устройств.

γ4 может быть равным 1,0 при использовании грибовидных оснований и анкерных плит с защемлёнными стойками в грунте, либо 1,15 для анкерных плит с шарнирными опорами на основание.

Как определить сопротивление грунта обратной засыпки

Сопротивление грунта под подошвой стоек вычисляется по следующей формуле:

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы. Первый коэффициент определяется на основе Таблицы 1, а второй принимается равным 1.

Значения коэффициента γс1 для различных типов грунта Коэффициенты М с различными индексами, которые присутствуют в формуле (3), берутся из Таблицы 2.

Остальные переменные, присутствующие в формуле (3), определяются в соответствии с СП 22.13330.2011.

Максимальное давление на грунтовые слои подошвы фундамента под воздействием вертикальных и горизонтальных нагрузок в одном или обоих направлениях не должно превышать расчётную величину, равную 1,2 R.

Расчёт выдёргивающих нагрузок на основание

Расчёт винтовых свай под дом необходимо определять с учётом основных и особых нагрузок отдельно или при их одновременном воздействии. Кроме того, нужно выполнять расчёты по основным типам деформаций. При этом обязательно учитывается тип грунта и материала свай.

Определение основных параметров для расчётов может быть выполнено также при помощи полевых испытаний. При наличии неточной информации о несущих способностях нестабильного грунта может потребоваться дополнительное тестовое бурение в нескольких местах участка.

Основное условие для проведения расчётов Выдёргивающая нагрузка на винтовую или буронабивную сваю под дом с воздействием сжимающих и/или растягивающих сил в вертикальном либо горизонтальном направлениях сводится к выполнению следующего условия:

где F – приведённая действующая нагрузка на основание в верхней точке опор;

FR – допустимая горизонтальная нагрузка в верхней точке фундамента.

Параметр FR определяется на основе проведения расчётов на опрокидывание со сжатием или выдёргиванием. Среди двух рассчитанных величин выбирается та, которая имеет наименьшее значение.

Расчёт выдёргивающей нагрузки

Формула для вычисления выдёргивающей нагрузки F на фундамент имеет следующий вид:

где γf – коэффициент, характеризующий надёжность несущей конструкции, который в данном случае берётся равным 0,9;

Gn – значение веса конструкции фундамента;

γс – коэффициент условий работы, который принимается равным 1;

Fu,a – предельное сопротивление винтовых свай на выдёргивание;

γn – коэффициент надёжности сваи.

Выдёргивающее сопротивление зависит только от величины бокового трения.

На основе расчётов выдёргивающей нагрузки определяют диаметр винтовых свай, которые потребуются для создания надёжного основания.

Если нагрузки на выдёргивание имеют значительную величину, то применяют буронабивные сваи с выполнением уширения пятки либо винтовые с диаметром более 108 мм. Наиболее устойчивыми к выдёргивающим силам являются буронабивные конструкции.

Однако их применение невозможно на грунтах с непробиваемыми пластами. Поэтому проектировщику приходится принимать достаточно сложное решение по возникшим технических проблемам.

Основным преимуществом применения винтовых свай диаметром 108 мм является возможность передачи выдёргивающих нагрузок в грунт. Дом построенный на их основе будет иметь более выгодную конструкцию, чем при использовании буронабивных опор, по параметру веса, надёжности и распределения нагрузки.

Испытания свай на выдёргивающие нагрузки

Для определения выдёргивающих нагрузок проводят статические испытания винтовых свай. При наличии песчаных слоёв грунта измерения проводят через 3 суток, а для глинистых — только после 6 суток. Для буронабивных свай испытательные работы следует выполнять только после набора бетоном прочности, определяемой по данным взятых образцов, созданных во время закладки опоры.

Испытания на вдавливание

В перечень основных испытаний на вдавливание опор под дом входят следующие этапы:

1. Равномерная нагрузка.
2. Дифференцированная нагрузка.
3. Дифференцированная нагрузка, выполняемая по гистерезисной зависимости.

Величина нагрузки определяется необходимостью определения заданного уровня точности измерений. Обычно для равномерной нагрузки она составляет 0,07-0,1 от общей расчётной, а для дифференцированной – 0,2-0,4 для начальной ступени и 0,07-0,1 для последующих.

Переход между степенями нагружения осуществляется только после определения выхода на полную остановку усадки. Критерием является отсутствие изменений в течение 2-х последних часов наблюдения. Исключением из данного правила становятся песчаные и глинистые грунты, где создаётся необходимость проведения ускоренных испытаний. В таком случае вывод о стабилизации сваи принимается в течение часа при отсутствии смещений менее 0,1 мм.

На каждой ступени нагружения регистрируют показания измерительных приборов о вертикальном смещении сваи. Интервалы замеров длятся от 15 до 30 минут. Общее количество интервалов должно быть не менее трёх. Если выбрано нечётное число ступеней, то нагрузку на первой принимают равной величине всех последующих. После этого строят временную зависимость от вертикального смещения, а затем сравнивают с нормативным значением СП 22.13330.2011. Предельным считается такое значение, которое соответствует 0,1 от нормативной нагрузки.

Посмотрите видео, как проводится испытание опор с помощью вдавливания.

Испытания на выдёргивание

Испытания на выдёргивание винтовых свай под дом диаметром 108 мм определяются параметрами грунта, а также величиной предполагаемых нагрузок. Включают в себя следующие виды нагружения:

• Увеличивающаяся ступенчатая нагрузка с выжиданием достижения стационарного состояния в положении сваи.
• Пульсирующее ступенчатое воздействие с повышением нагрузки в несколько этапов: 1,25, 2,5 либо 5 мс. Суть заключается в проведении нагружения на каждой ступени от нуля до максимума, а затем полностью убирается без выжидания выхода в стационарное состояние. Изменение ступеней осуществляется только после стабилизации смещения опоры по вертикали по сравнению с предыдущей.
• Знакопеременная нагрузка. На опору действует многократное нагружение одинаковой величины на выдёргивание и вдавливание, которые изменяют свой знак при переходе через ненагруженную точку.
• Непрерывно возрастающая нагрузка – на сваю действует постоянная выдёргивающая сила. При изменении величины нагружения не выжидают полной стабилизации, так как вполне достаточно достижения некоторого условного значения. Предельным значением нагрузки считается такое, когда перемещение опоры вверх не превышает 0,1 от величины её диаметра. Для переменных нагрузок и пульсирующих изменение положения не должно быть больше, чем 0,05 от диаметра сваи.

Выполнение испытаний для винтовых свай рекомендуется для уточнения расчётных значений сопротивления фундамента на выдёргивание и вдавливание.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

• Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
• Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
• Знакопеременным или пульсирующим нагружением.

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Пригрузка вдоль оси определяется плотностью грунта и его структурой. Численно она определяется путём деления теоретического числа оборотов сваи к реальному. Если соотношение имеет значение менее 1, то пригрузка повышается, а при большем — снижается. Оптимальным вариантом, который говорит о правильности настройки испытательной установки, считается равенство полученного значения единице.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Заключение

После проведения расчётов и полевых испытаний на выдёргивающие нагрузки для свай диаметром 108 мм под дом проектировщиком решается вопрос о том, какую конструкцию фундамента выбрать и как разместить опоры. Было показано, как провести все необходимые расчёты по определению нагружения на выдёргивание, позволяющие избежать множества проблем при эксплуатации объекта.

Описаны процедуры проведения полевых испытаний на вдавливание и выдёргивание свай, которые являются дополнительным контролем правильности расчётов, а также источником сведений о несущей способности грунта.

4 способа расчетов свайного фундамента: как рассчитать сваи, столбы, ростверк – на онлайн калькуляторе и вручную

При возведении любого здания или сооружения, от небоскреба, до забора или хозблока, первым по порядку и важности следует устройство фундамента. Для строительства на сложных грунтах хорошо себя зарекомендовали свайные фундаменты. Произвести правильный расчет свайного фундамента могут только специалисты, так как приходится учитывать все нюансы основания для конкретного здания и типа грунтов. Все остальные способы дадут только приблизительный результат.

Есть определенные правила расчета свайных фундаментов и все их надо учитывать Источник fazenda.guru

Типы свайных фундаментов

Свайные фундаменты имеют несколько преимуществ перед обычными ленточными или плитными, такие как:

Снижение расхода материалов.

Возможность устройства на сильнопучинистых грунтах.

Возможность монтажа на участках с большим уклоном.

Высокая скорость монтажа в случае применения винтовых свай. Фундамент под обычный загородный дом монтируется за 1-2 дня, нет необходимости ждать полного набора прочности бетоном в течение 28 суток.

Видео описание

В этом видео мы рассмотрим, что нужно знать о бетонных сваях:

Сваи применяются 3 видов:

Буронабивные. Как один из вариантов буронабивных свай монтируют так называемые сваи ТИСЭ, с уширением внизу. Такая конструктивная особенность снижает нагрузку на грунт и позволяет фундаменту эффективно противостоять силам выталкивания, возникающим при морозном пучении грунтов.

Забивные элементы в частном строительстве применяются крайне редко, т.к. требуют привлечения тяжелой строительной техники.

Разновидности свайных фундаментов Источник kursremonta.ru

Расчет фундамента

Расчет любого типа основания начинается с определения типа грунта и уровня грунтовых вод. Для этого лучше всего обратиться в специализированную организацию. Вариант «как у соседа» в данном случае неприменим, т.к. эти параметры могут различаться даже в пятне застройки. Исходя из рекомендаций специалистов, выбирается тип основания.

Приведенные методики расчета примерны и не учитывают некоторые факторы, которые могут оказать влияние на сооружаемый фундамент.

Онлайн калькулятор фундамента

Чтобы узнать примерную стоимость фундамента типа «ростверк на сваях», воспользуйтесь следующим калькулятором:

Расчет свайного фундамента

Для расчета свайного фундамента, как и любого другого следует вычислить нагрузки на основание F. Для этого складывают вес стен, перекрытий, кровли, снеговую нагрузку и нагрузку на пол. Первые 3 параметра можно вычислить самостоятельно, либо с помощью специальных строительных калькуляторов. Снеговая нагрузка зависит от региона, в котором расположено строение и определяется по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», нагрузка на пол принимается равной 180кг/м2 общей площади сооружения.

Распределение снеговых нагрузок в зависимости от климатических зон Источник obustroeno.com

Затем определяется несущая способность сваи по формуле

P= ϒcr*R0*S+u ϒcf*fi*hi , где

R0 – нормативное сопротивление грунта под основанием сваи

S – площадь основания

ϒcr – коэффициент условий работы грунтов под основанием

u – периметр сечения

ϒcf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности

fi – сопротивление грунта на боковой поверхности

hi – глубина погружения сваи ниже уровня земли.

Площадь основание S круглых свай вычисляется путем перемножения квадрата радиуса сваи на 3,14, периметр – умножением диаметра сечения на 3,14. Диаметр сваи выбирают, исходя из предполагаемого материала опалубки и параметров оборудования, обычно для частного строительства – 200-300 мм.

Видео описание

Какие особенности бетонных забивных свай? Мы поговорим о свайном фундаменте в нашем видео:

Глубина погружения выбирается произвольная, но не менее глубины промерзания грунта +0,5 м, либо по глубине залегания несущего слоя грунта, так же следует учесть уровень грунтовых вод.

Нормативное сопротивление грунта R0, коэффициенты условий работы ϒcr и ϒcf определяется по таблицам из СНиП 2.02.03-85.

По таким таблицам специалисты определяют нормативное сопротивление грунта, но сначала нужно узнать тип грунта, для чего проводится анализ почвы Источник stroj.umorists.ru

После вычисления несущей способности опорного элемента вычисляется их количество, для чего нагрузка на основание F умножается на коэффициент надежности, равный 1,2, и делится на несущую способность P. Если получилось нецелое число – значение округляется до целого в большую сторону.

В некоторых случаях может потребоваться установка дополнительных опор, например при сооружении в здании печи или монтаже тяжелого оборудования.

Далее сумму длин несущих стен делят на количество свай. Таким образом вычисляется шаг свайного поля. Для определения необходимого количества бетонного раствора складывается объем свай, который вычисляется перемножением площади сечения на высоту сваи. Высота сваи учитывается не до уровня земли, а до заданной верхней точки.

Для этих вычислений также можно воспользоваться калькулятором свайного фундамента, указав форму основания, подставив необходимые переменные и выбрав в специальных полях формы табличные значения из нормативных документов.

Интерфейс онлайн калькулятора свайных фундаментов Источник martand.ru

Расчет столбчатого фундамента

Столбчатым называют свайный фундамент, в котором сваи расположены на поверхности земли или заглублены не более чем на 0,5 м. Такой тип оснований может использовать только для строительства небольших легких сооружений, например гаража, хозяйственного блока маленькой бани или дачного домика по каркасной технологии или из бруса.

Расчет столбчатого фундамента производится также, так и свайного, однако при вычислении несущей способности столба не учитываются боковые нагрузки, таким образом, формула для расчетов получается следующая:

Столбы могут изготавливаться монолитным способом, как и сваи либо изготавливаться из кирпича, шлакоблока или бетонных блоков. Во втором случае сечение получается квадратное или прямоугольное, и площадь вычисляется перемножением длин сторон. Это нужно учитывать при расчетах с помощью калькулятора столбчатого фундамента.

Интерфейс калькулятора столбчатого фундамента Источник ep2nnov.ru

Расчет фундамента на винтовых сваях

Для вычисления основания на винтовых сваях применяется та же методика, что и для буронабивных свай, однако расчеты упрощаются, т.к. винтовые сваи – типовое изделие, и несущую способность сваи не нужно вычислять самостоятельно, достаточно посмотреть значение в таблице и разделить нагрузку от сооружения на этот параметр. При расчетах за площадь основания сваи принимается площадь лопасти.

Чтобы определить, какую нагрузку должен выдерживать элемент фундамента, нужно рассчитать примерное количество свай. Для этого длина несущих стен делится на предполагаемый шаг монтажа опор, обычно 2-3 м. Затем, делением суммарной нагрузки сооружения на фундамент на количество опор, вычисляют нагрузку на 1 сваю. Необходимая площадь опоры определяется по формуле

где F – нагрузка на сваю, 1,2 – коэффициент надежности, R0 – нормативное сопротивление грунта. Зная площадь лопасти, вычисляют ее диаметр по формуле D=2√S/π, и по получившемуся значению выбирают из сортамента ближайший в большую сторону типоразмер.

Такие данные нужно ввести для расчетов в онлайн калькулятор фундамента на винтовых сваях Источник hixez.ligetok.ru.net

Применив для расчета количества свай для фундамента калькулятор, можно выбрать наиболее подходящий для заданных условий и выгодный экономически размер свай путем подстановки различных параметров. Глубина погружения свай определяется на основании глубины залегания несущего слоя грунта и уровня грунтовых вод.

Видео описание

Какие особенности бетонных забивных свай? Мы поговорим о свайном фундаменте в нашем видео:

Расчет свайно-ростверкого фундамента

При строительстве на сложных грунтах, на участках с большим уклоном, либо при строительстве из кирпича, газобетонных или других блоков по верхней поверхности свай изготавливают ленту, которая называется ростверк. Выполнен он может быть монолитным из железобетона или сборным (сварным) из металлопроката. При расчете свайно-ростверкого фундамента к нагрузкам от сооружения добавляется еще и вес самого ростверка. При изготовлении ростверка из металлопроката, двутавра или швеллера, вес вычисляется умножением длины ленты на удельный вес профиля, который указывается в сортаменте. Для железобетонной конструкции – вычисляется объем бетона (площадь сечения ленты на длину) на плотность материала, равную 2400 кг/м3.

Видео описание

Как производятся сваи для фундамента? Какие особенности свайного фундамента? Плюсы и минусы свайного фундамента. Как происходит расчёт по проектам? Всё и больше в данном выпуске:

Заключение

Расчеты любого типа фундамента гораздо удобнее производить при помощи строительных калькуляторов, ведь отпадает потребность в поисках нужных параметров в различных справочниках. После ввода необходимых данных, таких как габаритные размеры и форма фундаменты, нагрузка на фундамент, тип грунтов, глубина промерзания и уровень грунтовых вод автоматически вычисляются конструкционные размеры и количество необходимого материала. Однако не следует забывать, что фундамент – важнейший элемент здания, определяющий прочность всей конструкции, поэтому все самостоятельные расчеты, не важно, по формулам или с применением калькуляторов – скорее, справочный материал, для примерного подсчета материалов и трудозатрат, а, следовательно, стоимости сооружения. Точные вычисления и составление рабочих чертежей лучше поручить специалистам.

Калькулятор нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Свайный фундамент может выручить в тех обстоятельствах, когда никакой другой тип основы под строящееся здание невозможен или же становится чрезвычайно сложным и невыгодным. Сваи, заглублённые ниже уровня промерзания грунта и достигшие плотных его слоев, способны выдержать очень серьезную нагрузку. Безусловно, это требует правильных расчётов их несущей способности и, исходя из этого и общей нагрузки – количества и схемы расстановки.

Калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Это, кстати, касается и столбчатого фундамента – возможности опор не безграничны, и чрезвычайно важно правильно распределить нагрузку на них. Значит, необходимо каким-то образом оценить, какую же весовую и эксплуатационную нагрузку будет оказывать планируемое к постройке здание на подобное основание. Быстро и с достаточной степенью точности это поможет сделать калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент.

Ниже будут приведены необходимые пояснения по порядку проведения расчетов.

Калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Пояснения по проведению расчетов

Безусловно, предложенный алгоритм не претендует на профессиональную точность, но при планировании небольших домов и хозяйственных построек на загородном участке вполне может помочь оценить складывающуюся картину.

Нагрузка, выпадающая на свайный фундамент, в первую очередь включает массу самой постройки, планируемой к возведению.

В калькуляторе предусмотрено внесение площадей стен и указание материала их изготовления. При желании, чтобы получить более корректный результат, можно исключить из площади оконные и дверные проемы. Подсчет площадей стен необходимо провести отдельно, согласуюсь с имеющимся планом или хотя бы наметками на будущее строительство. Правильно рассчитать площадь поможет специальная публикация портала.

Расчет площадей – быстро и точно

Даже простейшие геометрические формулы иногда подзабываются, и это не говоря о более сложных случаях. Ничего страшного: откройте по ссылке статью, специально посвященную расчету площадей – там изложен порядок вычислений, размещены удобные калькуляторы.

Цены на винтовые сваи

Внешние стены и внутренние капитальные перегородки могут отличаться и толщиной, и материалом изготовления. Поэтому пользователю предоставляется возможность внесения двух вариантов стен. Если такой необходимости нет, то просто в поле ввода площади оставляется значение «0».

Далее, следуют поля ввода параметров перекрытий, где также предусмотрены два возможных варианта, например, для пола первого этажа и для чердачного перекрытия. В программу расчета уже внесены необходимые поправки на эксплуатационные нагрузки на перекрытия – вес мебели и других предметов обстановки, динамическое воздействие от находящихся в доме людей и т.п.

Следующий блок ввода данных – это параметры крыши. При выборе типа кровли сразу будет учтена и средняя масса стропильной системы. Кроме того, на кровлю зимой оказывается немалая нагрузка от выпавшего снега. Чтобы учесть этот фактор, необходимо указать зону своего региона по уровню снеговой нагрузки (по предложенной карте-схеме), и крутизну скатов кровли.

Карта-схема для определения своей зоны по среднестатистическому уровню снеговой нагрузки на кровлю

Сваи или столбы соединяются брусом обвязки либо ростверком. Если применяется деревянная обвязка, то не будет большой ошибкой просто включить ее в площадь стен. Но в том случае, когда устраивается ростверк из металла или даже железобетонной ленты – имеет смысл принять его во внимание дополнительно. При выборе этого пути расчета откроются дополнительные поля ввода данных – длины ростверка и материала его изготовления.

Итоговый результат будет выдан в килограммах и тоннах. Получив это значение и зная несущий потенциал опоры, несложно будет определиться и с количеством свай или столбов.

Как оценивается несущая способной винтовых свай?

Этот параметр зависит от особенностей грунта на предполагаемой глубине залегания винтовой части опоры и от размерных параметров самой сваи. Подсчитать несущую способность винтовой сваи поможет специальный калькулятор, к которому ведет указанная ссылка.