Установка свайно-винтового фундамента требует скрупулезного расчета. Для любого столбчатого фундамента определение места установки опор и расчет их несущей способности принципиально отличается от расчета монолитных фундаментов. В данном случае вес конструкции и прочие нагрузки распределяются не равномерно по всему монолиту, а приходятся на каждую отдельную сваю.
1. Нагрузки на фундамент
Основные нагрузки на фундамент несет вес будущей конструкции. Если строится дом, то для определения общей нагрузки необходимо знать вес
- Обвязки фундамент
- Нижнего перекрытия
- Стен внешних и внутренних
- Верхнего перекрытия и потолка
- Стропильной системы крыши
- Кровельного материала
- Инженерных коммуникаций
- Оконных и дверных блоков
- Отделочных материалов
- Крыльца и веранды, если они находятся на одном фундаменте с домом
Кроме того, на грунт, как конечную опору строения, оказывают нагрузки и сами винтовые сваи – чем больше будет диаметр применяемых труб, тем больше вес.
Все перечисленные параметры являются исходными и неизменными после постройки и ввода дома в эксплуатацию. Эксплуатация дома привносит новые нагрузки на фундамент, в частности
- Вес людей в доме
- Вес оборудования
- Вес мебели и бытовых приборов
- Вес снега на кровле
Очевидно, что эксплуатационные нагрузки будут непостоянными, но учитывать их в расчете нужно по максимуму.
Все указанные нагрузки являются вертикальными. Но кроме них при эксплуатации дома добавляются боковые воздействия:
- Сила ветра, давящая на стены и скат крыши
- Сейсмические нагрузки
- Силы пучинистости грунта зимой
- Конструкционные нагрузки, связанные с изменениями линейных размеров элементов здания (усушка древесины, увлажнение и проч)
Все нагрузки различаются не только по своей силе, но и по месту приложения, а также по времени воздействия. Различают следующие виды нагрузок:
- Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
- Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
- Статические – постоянные во времени
- Динамические – например, ударная нагрузка порывов ветра или вибрация от работы тяжелого оборудования
В некоторых случаях нагрузки могут совпадать, усиливая общее воздействие на опору, и это тоже должно быть учтено в расчете фундамента.
2. Основные опорные точки
При расчете необходимо иметь представление о том, как действуют те или иные нагрузки – отсюда можно определить положение опорных точек столбчатого фундамента. Для этого рассмотрим конструкцию здания и то, как перераспределяются по ней нагрузки.
Так, вес кровли и снега на нем передается на стропильную систему. Та, в свою очередь установлена на боковые стены и в некоторых случаях на верхнее перекрытие. Перекрытие тоже опирается на боковые и внутренние несущие стены. В некоторых случаях крыша может выступать за периметр основания дома и опираться на отдельные опоры – столбы или колонны – в этом случае часть нагрузок на стены уменьшается, но в устройстве фундамента должны быть предусмотрены дополнительные опорные точки.
Таким образом, очевидно, что вертикальные нагрузки со стороны кровли и крыши в основном направлены на стены здания.
Это означает, что опорные точки фундамента должны быть расположены в первую очередь под стенами. Как правило, опоры ставятся по периметру всего здания и по линиям расположения несущих стен. Сами стены со своим весом и нагрузками, переданными от верхней части здания, давят на обвязку фундамента.
Нижнее перекрытие оказывает давление в первую очередь на боковые опоры, т.е. на балки нижней обвязки фундамента – по периметру и в более сложном по поперечным балкам.
Как упоминалось выше, в здании могут иметься дополнительные элементы, повышающие общий вес дома. Примером может служить массивное котельное оборудование. Несмотря на то, что вес любых предметов, находящихся в помещении, передается более-менее равномерно на нижнее перекрытие, в таких особо нагруженных местах создаются дополнительные локальные нагрузки на сами балки перекрытия, точнее на участки, расположенные непосредственно под местом расположения оборудования.
Очевидно, что они требуются создания отдельных опорных точек.
3. Учет характеристик грунта
Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2 или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются
- Тип грунта
- Степень уплотнения
- Влажность
Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.
Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.
Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.
Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —
скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:
- Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
- Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
- Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
- Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин
Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:
- Средний песок – 4-5 т/м2
- Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
- Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
- Супесь – 2,5-3 т/м2
- Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
- Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
- Суглинок – 2-3 т/м2
- Глина – 2,5-6 т/м2
- Влажная глина – 1-4 т/м2
Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.
Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.
Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.
4. Определение параметров свай
Для того, чтобы определить параметры свай, устанавливаемых в качестве фундамента, необходимо знать их несущую способность. Расчеты показывают, что допустимая нагрузка на сваю зависит от диаметра трубы, толщины стенки, длины сваи и ширины лопасти.
Теоретически несущая способность сваи рассчитывается по формуле
S – площадь опоры, т.е. лопасти
Ro – прочностная характеристика грунта
Поскольку учет параметров грунта взят не из геологических исследований, а из таблиц, необходимо применить понижающий коэффициент. В большинстве случае он берется равным порядка 1,4-1,7, то есть фундамент рассчитывается с запасом прочности до 70%.
Опытным путем установлены усредненные характеристики различных свай. Так сваи диаметром 108 мм способны выдерживать нагрузку до 5-7 тонн. При диаметре 89 мм – предельная несущая нагрузка – около 3-5 тонн. Самые тонкие сваи диаметром 73 мм способны выдержать до 3 тонн веса.
Выбор длины винтовой сваи зависит в основном от типа грунта, на которую будет опираться лопасть. Так на участках с устойчивым грунтом достаточно длины сваи 2,5 метра. Окончательный выбор должен учитывать запас на перепад высот на участке под строительство.
5. Расчет количества свай
Из предыдущего параграфа видим, что количество свай на тот или иной фундамент можно определить, разделив общий вес дома на несущую способность одной сваи.
Приведем приблизительный расчет количества свай для обычного дома.
Так, вес его будет складываться из веса всего здания, умноженного на коэффициент надежности для того или иного типа конструкций. Он равен при постоянной нагрузке:
- Для деревянных конструкций – 1,05
- Металлических конструкций – 1,2
- Стяжек, изоляции – 1,3
- Для снеговой нагрузки – 1,4
6. Распределение свай по площади фундамента
Существуют основные правила распределения свай:
- В обязательном порядке сваи устанавливаются под углы здания. Это самые напряженные точки, так как здесь сходятся нагрузки как минимум от двух стен.
- При необходимости под каждую стену устанавливается еще одна или несколько свай, в зависимости от длины стен, в том числе и внутренних несущих
- В участки с повышенной нагрузки сваи также устанавливаются по углам.
Приведем расчет количества свай для дома с мансардой, который оказывает нагрузку на фундамент до 50 тонн с учетом приведенных коэффициентов.
Количество, необходимое для возведения фундамента для такого дома:
- Сваи диаметром 108 мм – 50/6= 8,3 сваи. Реально требуется 9 свай.
- Сваи диаметром 89 мм – 50/4=12,5 свай. С запасом берется 13 свай.
При прямоугольном сечении 6х4,5м и одной несущей стене 6х3 м сваи устанавливаются: 4 по углам, остальные вдоль стен.
Рассмотрим применение сваи 89 мм. По углам здания ставится 4 сваи. Две сваи устанавливаются по концам внутренней несущей стены. Таким образом, остается 13-6=7 свай. Одну целесообразно установить под среднюю точку несущей стены, а остальные распределить по периметру. Если добавить еще две сваи, то на каждую из боковых стен (кроме угловых) будет приходиться по 2 сваи. Тогда шаг их установки оставит 1.5 метра, что вполне соответствует хорошему запасу прочности.
7. Заключение
Расчет фундамента имеет большое значение в закладке основы под строительства, особенно на слабых грунтах и естественных уклонах площадки под постройку дома. Его можно провести самостоятельно, но при строительстве большого дома лучше обратиться к специалистам.
Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях и имеет наработки в расчете фундаментов любой сложности. Мы готовы оказать консультационные услуги, провести контрольное вкручивание и дать компетентные рекомендации по использованию того или иного типа фундамента, а также установить свайно-винтовой фундамент под ключ.
На страницах нашего портала подробно рассмотрены варианты возведения ленточного, плитного, столбчатого фундаментов. Однако, нередко обстоятельства складываются так, что ни одна из перечисленных выше схем не может быть реализована на практике в силу тех или иных причин. Сложный рельеф на участке строительства, недостаточная несущая способность поверхностных слоёв грунта или очень большая глубина его зимнего промерзания, наличие верховодки – любая из этих особенностей может или сделать невозможным применение наиболее широко распространенных технологий, или чрезвычайно усложнить конструкцию фундамента, что, естественно, сопровождается резким удорожанием общей стоимости его строительства. Оптимальным же вариантом может стать фундамент свайного типа.
Любое основание здания требует предварительного проектирования. И если для строительства был выбран свайный фундамент расчет количества свай и их расположение становятся ключевыми параметрами планирования. Безусловно, проектно-изыскательские работы всегда правильнее будет доверить профессионалам. Однако, подобные расчеты, пусть в несколько упрощенной форме, можно провести и собственными силами. Это поможет, например, при возведении построек хозяйственного назначения, а также и для предварительной оценки масштабов работ при планировании строительства загородного дома.
Чаще всего в практике частного строительства применяются свайно-винтовые фундаменты, а в последнее время широкое распространение получает использование буронабивных бетонных свай – так называемая технология ТИСЭ. Хотя принцип расчета количества опор для возводимого здания – примерно одинаков, существенные различия все же имеются, так что эти два типа фундаментов будут рассмотрены по-отдельности. Сегодня – очередь именно свайно-винтового.
Свайно-винтовой фундамент представляет собой совокупность заглублённых (вкрученных) в грунт на расчётную глубину металлических свай, которые сверху связаны в единую конструкцию общим ростверком. Сваи оснащены лопастями, которые становятся не только «инструментом» для ввинчивания металлической опоры в толщу грунта – за счет своей площади лопасти при проходке уплотняют породу ниже себя и становятся надежной опорой, способной выдержать немалые нагрузки.
Такая технология позволяет пройти сквозь поверхностные слои почвы, неустойчивого грунта, так, чтобы, в конце концов, свая «нашла» себе стабильную породу на глубине, обычно – ниже уровня промерзания, чтобы свести к минимуму влияние сил морозного пучения. Мало того что лопасти сваи опираются на уплотнённый грунт – они еще и успешно противостоят усилиям, выдергивающим сваю вверх. Таким образом, при правильном расчете и монтаже, здание получает стабильное основание, в тех условиях, где другие типы фундаментов были бы бесполезны или же чрезвычайно сложны и дороги.
Внутренняя полость трубы-сваи чаще всего по всей высоте заполняется бетоном (без дополнительного армирования) – это позволяет создать защиту стенок от внутренней коррозии. Установленные сваи сверху обрезаются по нивелиру под один уровень в горизонтальной плоскости, к ним привариваются оголовки с монтажными площадками, на которых располагают ростверк, становящийся затем основой для дальнейшего возведения внешних стен и внутренних капитальных перемычек.
Ростверк же может монтироваться из различных материалов:
| Иллюстрация | Спецификация | Область использования |
|---|---|---|
 | 1 – тело сваи (металлическая труба); 2 – лопастная часть; 3 – бетонное заполнение сваи; 4 – оголовок с монтажной площадкой; 5 – двутавровая балка. | |
 | 6 – ростверк из швеллера. | Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей. |
 | 7 – обвязка из деревянного бруса (или нижний венец); 8 – механическое крепление брусьев обвязки (уголок); 9 – штыревое соединение брусьев обвязки. | Каркасные дома, стены из бревна или бруса, легкие хозяйственные постройки. |
 | 10 – монолитный бетонный ростверк (в некоторых случаях – даже плита); 11 – связующая закладная армирующая конструкция. | Дома из кирпича, газобетонных блоков, стены из металлических сэндвич-панелей, каркасные, из бревен или бруса. |
Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузок по всем опорам и предопределяет основные достоинства свайно-винтового фундамента:
- Минимальные сроки возведения – по подобному параметру свайно-винтовым фундаментам, наверное, нет равных. При согласованных действиях бригады, и если, конечно, грунт не «преподнесёт сюрпризов» типа непроходимой каменной гряды на глубине, работы по возведению полноценной основы под строительство дома могут занять буквально день – два. Полностью выпадают характерные для большинства иных фундаментов сроки ожидания полного созревания .
- Очень часто возведение свайного фундамента можно провести самостоятельно, не прибегая к услугам специальной техники, что значительно удешевляет общую стоимость строительства.
Правда, если позволяет финансовая возможность, и есть желание избавить себя от нелегкого ручного труда, можно воспользоваться и услугами специальной установки для ввинчивания подобных свай. Работа пойдет еще быстрее и качественнее.
Цены на винтовые сваи
винтовые сваи
- Строительство свайного фундамента возможно практически на всех типах грунтов, в том числе на заболоченных, торфяных участках – главное, чтобы лопастная часть достигла на глубине плотной породы, расположенной ниже уровня промерзания. При таком положении силы морозного вспучивания неспособны оказать сколь-нибудь значимого влияния на стабильность конструкции.
- Свайно-винтовой фундамент – это одно из наиболее удачных решений при необходимости строительства на участке с пересеченным рельефом. Хотя винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне по горизонтали, верхнюю их часть несложно подрезать по нивелиру, также выведя в единую плоскость перед связыванием ростверком.
- При использовании качественно изготовленных свай, имеющих антикоррозионную обработку, такой фундамент должен прослужить не менее 50 лет.
Тем не менее, существуют у фундаментов подобного типа и определенные недостатки :
- Определенные сложности в установке вплотную к ране возведенным зданиям, например, при строительстве пристройки. Проблема решается применением спецтехники.
- Имеющиеся ограничения пол несущей способности винтовых свай. Впрочем, этот недостаток несущественен при ведении частного строительства – заложенных возможностей свай, при правильном их подборе, обычно вполне достаточно.
- Нет возможности оборудовать полноценный подвал или цокольное помещение.
- Наконец, самый главный недостаток – это действие коррозии на металлические сваи, которое способно существенно снизить их эксплуатационный ресурс. Безусловно, добросовестные производители предусматривают возможные меры для снижения подобного воздействия – применяются оцинкованные трубы, специальные полимерные покрытия. Однако, полностью исключить влияние коррозии сложно. Кроме того, оно может быть усилено неблагоприятным химическим составом грунтов, высокой вероятностью блуждающих токов из-за близкого расположения дома от электрических подстанций, шахт, высоковольтных линий электропередач или вышек сотовой связи, железнодорожной магистрали.
Кроме того, некоторые хозяева своими руками неосознанно «закладывают бомбу», подключая к вкрученным сваям контур . Нет слов, как заземление эта схема – вполне работоспособна. Но в этом то и беда – при любой нештатной ситуации с электроприборами ток пойдет через сваю, резко активизируя при этом процессы коррозии, особенно в областях сварных швов.
Однако, вернемся к теме нашей публикации. При качественном монтаже винтовых свай, правильной их расстановке и обвязке, нагрузка от здания должна распределяться по всем точкам опоры равномерно. Значит, для определения количества свай необходимо иметь два основополагающих параметра – это несущая способность опоры и суммарная нагрузка, которая будет создаваться на фундамент. Причем, здесь должна учитываться не только масса самого здания, но и эксплуатационные и иные внешние нагрузки.
Для начала разберемся со сваями – с выпускаемыми разновидностями и с допустимыми нагрузками на них.
Винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок на них
Основные типоразмеры винтовых фундаментных свай
Винтовые сваи в наше время широко представлены в свободной продаже. Существует несколько типоразмеров, обычно применяющихся в индивидуальном строительстве. Различаются они диаметром ствола (трубы) и лопастей, стало быть, и своими несущими возможностями. Кроме того, сваи любого типоразмера выпускаются в довольно широком ассортименте длин, обычно от 1650 до 7000 мм, что позволяет подобрать нужный размер в зависимости от особенностей планируемого строительства.
Ниже в таблице приведены основные параметры свай модельного ряда СВС – с приваренными лопастями винтовой части. Эти модели – наиболее распространённые и доступные по цене. Для ориентира, будут приведены средние цены на сваи длиной 2500 мм.
| Иллюстрация | Краткое описание и предназначение модели | Примерный уровень цен (длина 2500 мм) |
|---|---|---|
 | СВС-57. Свая не отличается высокой несущей способностью – допустимая нагрузка до 800 кг. Стандартная область применения – облегченные заборы, не обладающие парусностью, то есть из сетки-рабицы. Чаще всего используются 4-метровые изделия, из расчета 2 метра заглубления и еще 2 – высота забора. | 1300 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины. Оголовок ОВС-57/200/200 – 260 руб./шт. |
 | СВС-76 способны выдерживать нагрузку до 3000 кг, и поэтому могут применятся для строительства заборов и ограждений «глухого» типа, то есть обладающих парусностью (из профнастила, металлического или деревянного штакетника, шиферных листом, поликарбоната и т.п.) Позволяют при необходимости создавать между опорами дополнительный ленточный фундамент для забора. Наиболее часто используемый размер – 4000 мм. | 1450 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины. Оголовок ОВС-76/200/200 – 300 руб./шт. |
 | СВС-89 с допустимой нагрузкой, доходящей до 4÷5 тонн. Типичная сфера применения – строительство беседок, хозяйственных построек, гаражей. Отлично подойдет для пристраивания веранды к дому. Используется в качестве дополнительной опоры, например, при установке в доме печи или камина. | 1500 руб. Оголовок ОВС-89/200/200 – 300 руб./шт. |
 | СВС-108 уже могут применяться при возведении жилых построек – домов из бруса, бревенчатых срубов или каркасных конструкций. Допустимая нагрузка на опору может лежать в диапазоне от 5 до 9 тонн. Отлично подходят для строительства на заболоченных и торфяных грунтах. | 1700 руб. Оголовок ОВС-108/200/200 – 300 руб./шт. |
 | СВС-133 способны выдерживать нагрузки, доходящие до 10÷14 тонн. Такие сваи используют для возведение фундаментов под строительство достаточно тяжелых домов из кирпичей или газобетонных блоков. Допустимо использование монолитного ростверка и даже заливка плиты перекрытия первого этажа. | 2250 руб. ОВС-133/300/300 – 350 руб./шт |
А вот теперь – очень важное замечание. Все представленные выше модели можно назвать «бюджетным вариантом» – они изготавливаются по технологии приваривания лопастей к телу трубы, и в этом кроется их основной недостаток.
Даже небольшое отклонение в геометрии при приваривании лопастей может давать нежелательный эффект отклонения сваи от вертикали при ее вкручивании в грунт. Кроме того, при экстремальных напряжениях, которые обязательно испытывает лопасть при вкручивании, зачастую случаются разрывы сварного шва – свая начинает просто проворачиваться на месте, и ни о какой несущей способности уже и речи не идет. Мало того, в практике использования подобных фундаментов известны случаи, когда под консолидированным воздействием уже упомянутой выше коррозии и внешней механической нагрузки попасть отрывалась по шву уже после нескольких лет эксплуатации. При этом свая также значительно теряет в своей несущей способности, дополнительная нагрузка падает на соседние опоры, и не исключается проседание этой части фундамента с деформацией ростверка, а значит и стен дома.
Если подходить к делу со всей серьёзностью, и тем более – в случае возведения не хозяйственной постройки или ограждения, а полноценного жилого дома, оптимальным решением станет использование свай с литым винтовым наконечником. Изготовленные из стали СТ-25 или СТ-35 методом точного литья в вакуумной среде, наконечники обладают выверенной геометрией спирали, более толстой лопастью, которой не будут страшны экстремальные нагрузки, а отсутствие сварных швов резко снижает уязвимость к коррозии. Устойчивость подобных наконечников к деформирующей нагрузке позволяет ввинчивать сваи даже в грунтах с мелкими камнями. При благоприятной физико-химической характеристике грунта и при условии правильного монтажа, фундамент с такими опорами может служить до 100 лет.
Правда, за это придется отдать несколько большую сумму. Так, стоимость одной сваи СВЛН-108/300/2500 (аббревиатура ЛН – литой наконечник) уже ориентировочно 2600 руб., а СВЛН-133/350/2500 – 3350 руб., то есть в среднем на треть дороже сварных.
При выборе любых винтовых свай необходимо проявлять особую внимательность к качеству изготовления. Беда в том, что в этой сфере подвизается немало полукустарных производителей, изделия которых не выдерживают никакой критики. Это касается и труб, и стали, используемой для наваривания лопастей, и качества выполнения сварных швов, и правильности геометрии винта, и антикоррозионного покрытия свай. Кстати, ушлые «леваки» освоили даже выпуск псевдо-литых наконечников, которые внешне могут мало отличаться от настоящих. Так что будьте крайне внимательны и никогда не стесняйтесь потребовать сертификационную документацию, которая должна сопровождать любую партию «легальной» продукции. В вопросах строительства фундамента полагаться «на авось» никак нельзя – ошибки могут очень многого стоить.
Указанными выше моделями разнообразие винтовых свай не ограничивается — просто были продемонстрированы наиболее распространенные и широко применяемые в частном строительстве варианты. А кроме этого, производятся специализированные сваи для каменистых грунтов, которые формой больше напоминают спираль самореза, для вечной мерзлоты – с дополнительной буровой коронкой, и другие. Для особо ответственных построек с большим удельным давлением на опоры применяются винтовые сваи с двумя рядами лопастей, разнесенными по высоте колонны. Это позволяет компенсировать горизонтальные подвижки грунта, исключить перекос при ввинчивании, повысить несущую способность сваи. Правда, для монтажа более сложных разновидностей, как правило, уже не обходится без специальной техники.
Допустимые нагрузки на винтовые сваи
После того как познакомились с характеристиками свай, можно переходить к рассмотрению важного вопроса – какой же несущей способностью они будут обладать, то есть какую допустимую нагрузку на них можно планировать.
Этот параметр напрямую зависит от таких критериев, как типоразмер сваи и особенности преобладающего несущего слоя грунта. Если с первым показателем – всё относительно понятно, так как сваи выдерживаются в стандартных геометрических размерах, то со вторым уже сложнее. И эта сложность в основном в том, что самостоятельно оценить характеристики грунта – задача непростая, а иногда – и вовсе не разрешимая без привлечения специалистов.
Итак, формулу несущей способности винтовой сваи можно выразить следующим образом:
W = Q / k
W – собственно, сама несущая способность сваи, то есть та эксплуатационная нагрузка, которую опора способна гарантированно выдержать.
Q – расчетное значение несущей способности сваи, исходя из ее размерных параметров и характеристики несущего слоя грунта.
k – так называемый «коэффициент надежности», учитывающий необходимый эксплуатационный запас несущей способности и зависящий от качества предварительно проводимых исследований грунта и, в определённой мере – от общего количества свай.
Величину расчетного значения допустимой нагрузки тоже, казалось бы, определить несложно. Для этого применяется следующая формула:
Q = S × Ro
S – площадь поперечного сечения опорной части сваи, то есть ее лопасти (в вертикальной проекции).
Ro – расчетное сопротивление грунта на уровне заглубления винтовой части сваи.
Сопротивление грунта – эта табличная величина, которую несложно найти. Некоторые значения для наиболее распространенных грунтов, на которых практикуется возведение свайно-винтового фундамента, при условии залегания винтовой части сваи на глубине от 1500 мм и ниже, приведены в следующей таблице:
| Тип грунта на уровне залегания винтовой части сваи | Особенности грунта | Сопротивление грунта на глубине 1500 мм и ниже, кг/см² |
|---|---|---|
| Песчаный грунт | Крупной фракции, от 2,5 до 5 мм | 15,0 |
| Средней фракции, от 1,5 до 2.5 мм | 15,0 | |
| Мелкой фракции, от 1,0 до 1,5 мм | 8,0 | |
| Пылевидной фракции, менее 1,0 мм | 5,0 | |
| Супеси и суглинки | Полутвердого состояния | 5,5 |
| Тугопластичные | 4,5 | |
| Мягкопластичные | 3,5 | |
| Глины | Полутвердого состояния | 6,0 |
| Тугопластичные | 5,0 | |
| Мягкопластичные | 4,0 | |
| Лёсс | Мягкопластичный | 1,0 |
Пластичность глины, суглинков или супесей можно определить, просто сжав образец грунта в ладони – сохранит ли комок приданную ему форму или рассыплется при прикосновении. Фракцию песка также определить – не составит особого труда. Лёссовые слои (пористая порода характерного палевого или бежевого цвета) встречаются крайне редко, и несущая способность у них крайне невысокая.
Однако, и это еще не всё. Возвращаемся к поправочному «коэффициенту надежности». Он может принимать значение от 1,2 до 1,7. Мало того, что этим самым уже закладывается эксплуатационный запас несущей способности сваи – такая поправка еще и учтет точность определения структуры грунта. Разъясним подробнее.
- Самое правильное решение при проектировании фундамента – это профессиональный анализ состояния грунтов на участке строительства. Для этого в нескольких местах пробуриваются скважины, берутся образцы на органолептический и лабораторный анализы. По итогам исследования составляется заключение о картине расположения грунтов и водоносных горизонтов, после чего вырабатываются рекомендации по применению того или иного типа . При таком подходе коэффициент надежности можно взять минимальный: k = 1,2.
Увы, к таким мерам при выполнении «малоформатного» частного строительства прибегают нечасто, просто из-за высокой стоимости этих услуг: подобный профессиональный анализ может потребовать дополнительно несколько десятков тысяч рублей.
Цены на пеноблок
пеноблок
- Второй способ, который, правда, также потребует привлечения специалистов с соответствующим оборудованием – это ввинчивание так называемой эталонной скважины.
На участке под будущее строительство вкручивается свая выбранного типоразмера. После того как ее винтовая часть пройдет уровень промерзания грунта, начинают вести мониторинг крутящего момента, прикладываемого к опоре. Это дает возможность с большой степенью точности определить расположение слоев грунта с максимальной несущей способностью.
Стоимость подобных услуг уже не столь велика – всего несколько тысяч рублей, поэтому такой подход в частном жилом строительстве применяется чаще всего. Степень достоверности полученных параметров – достаточно велика, поэтому коэффициент надежности также принимают не особо большим: k = 1,25 .
- Наконец, многие застройщики на свой страх и риск определяют состояние грунта самостоятельно, выкапывая шурфы или пробуривая скважины на предполагаемую глубину расположения винтовой части сваи, наблюдая строение грунтов в выкопанных колодцах, погребах и т.п.
В связи с тем, что этот подход не отличается высокой точностью, коэффициент надежности при подсчетах закладывается максимальный. k = 1,45 ÷ 1,7 . Так что за экономию в одном (отказ от услуг специалистов), возможно, придется заплатить увеличением общего количества свай. Есть над чем подумать…
Общая нагрузка, создаваемая зданием, и окончательный расчет количества винтовых свай
Теперь необходимо подсчитать, какая нагрузка будет выпадать на свайный фундамент от планируемого к возведению на его основе здания. Для этого подсчитывается вес всех строительных конструкций: внешних и внутренних капитальных стен, внутренних перегородок, перекрытий – первого этажа и чердачного, стропильной системы и кровельного покрытия. Принимаются в расчет и эксплуатационные нагрузки – масса проживающих в доме людей, предметов мебели и других предметов интерьера, крупной бытовой техники и оборудования и т.п.
Можно «зарыться в таблицы» с параметрами основных стройматериалов и провести такой расчет самостоятельно. Мы же предлагаем поступить еще проще – воспользоваться возможностями размещенного ниже калькулятора, который, не претендуя на инженерную точность, все же даст результат во вполне допустимом диапазоне погрешностей, которого будет достаточно для определения необходимого количества свай винтового фундамента.
Калькулятор расчета нагрузки от планируемого к постройке здания на свайно-винтовой фундамент
Несколько необходимых пояснений по проведению расчета:
Материал стен можно выбрать из выпадающего списка. Площадь стен вычисляется самостоятельно, по имеющимся на руках «наметкам» планируемого к постройке дома или хозяйственного сооружения. При желании – можно исключить из площади оконные и дверные проемы, но иногда этим пренебрегают, тем более что таким образом в итоге закладывается дополнительных запас прочности фундамента.
Сложности с вычислением площадей? Можем помочь!
Даже давно знакомые геометрические формулы, бывает, подзабываются, а некоторые сложные конфигурации комнат, стен или кровли, случается, ставят в тупик. На помощь придёт статья нашего портала, специально посвященная и дополненная удобными калькуляторами для облегчения вычислений.
Площадь понадобится и для определения массы перекрытий. В программу расчета сразу занесены и средние эксплуатационные нагрузки на перекрытия.
Угол уклона скатов кровли необходим для определения величины снеговой нагрузки. В этих же целях потребуется по карте-схеме определить зону своего региона проживания и указать ее в соответствующем поле калькулятора – так будет учтена среднестатистическая снеговая нагрузка.
Наконец, есть смысл учесть и массу ростверка, связывающего сваи.
- Если производится брусом, то не будет большой ошибкой просто включить ее в площадь стены, и в этом случае просто на слайдере «длина ростверка» оставляется по умолчанию «0».
- Но если применяются тяжелые материалы – стальной прокат или железобетон, то возрастание нагрузки бывает нешуточным. Поэтому необходимо указать общую длину ростверков, включая внешний периметр и, при наличии, планируемые внутренние перемычки под установку капительных перегородок. Затем указывается материал изготовления, а удельный его вес уже внесен в программу расчета.
Итоговое значение будет дано в килограммах и тоннах.
При планировании любой фундаментной основы необходимо произвести точный расчет требуемых строительных материалов. В случае использования винтовых свай расчет свайного фундамента нужно начинать с геологических исследований почвы. От этого показателя будет зависеть толщина и длина ствола, диаметр лопасти, вид наконечника. Исследование грунта проводят с помощью пробного бурения, ведь чтобы иметь соответствующую несущую нагрузку, наконечник должен опираться на твердые слои почвы. Компания «СвайВинт» предлагает услуги геологических исследований опытными специалистами, которые безошибочно произведут расчет параметров металлических свай. Кроме того, компания выполняет услуги монтажа винтового фундамента под ключ по очень привлекательной цене, которая обусловлена собственным производством свайно-винтовых конструкций.
Свайно-винтовой фундамент – идеальное решение для практичных людей
Фундамент на винтовых сваях по расчетам специалистов считается безукоризненным для малоэтажного строительства, особенно это касается участков с рыхлой и болотистой почвой, а также территорий с большим углом наклона. Винтовая конструкция станет надежной опорой строению на почвах склонных к пучению и даже в районах вечной мерзлоты. Свайный фундамент – это прочная основа, которая характеризуется массой преимуществ для застройщика.
- Быстрый монтаж без привлечения тяжелой техники.
- Возможность реконструкции фундамента в будущем.
- Доступная цена. Узнать предварительную стоимость свайно винтового фундамента с монтажом можно с помощью онлайн калькулятора.
- Длительный срок эксплуатации.
- Строительство можно осуществлять на любых грунтах за исключением горных пород.
Недостатки у опоры практически отсутствуют по причине ее универсальности. Конструкция применяется для строительства любых наземных и надводных сооружений, включая жилые дома, беседки, заборы, ангары и мостики.
Как рассчитать количество винтовых свай для фундамента
Чтобы произвести правильный расчет свай, необходимо точно знать вес будущей постройки с учетом полезной нагрузки человека, иметь проект строения и определить несущую нагрузку на каждую опору. Кроме того, производить расчет винтовых свай нужно учитывая снеговую нагрузку на кровлю строения, которая в большинстве случаев, определяется по нормативам СНиП. Согласно этому документу для 3 снегового района на каждый кв. м поверхности кровли создается давление равное 180 кг. Учитывая вышеперечисленные показатели, рассчитываем количество винтовых свай для фундамента, где максимальное расстояние между опорами не должно превышать следующие показатели.
- Заборы и другие легковесные ограждения – до 3,5 м.
- Деревянные легкие строения – не более 2,5 м.
- Жилые постройки из оцилиндрованного бревна и бруса (струганного, профилированного, клееного) – не должно быть больше 3 м.
- Блочные жилые сооружения – шагом не более 2,5 м.
Стоит отметить, что экономия на количестве опор может привести к плачевным последствиям в будущем. Поэтому рекомендуется для расчета количества винтовых свай обращаться к соответствующим специалистам.
Обращаем ваше внимание, что данный расчет фундамента является упрощенным и не может учесть все индивидуальные особенности вашего проекта. Для их уточнения наш специалист свяжется с вами в ближайшее время.
Калькулятор не учитывает внутреннюю несущую стенку строения.
Наш сервис позволяет предварительно рассчитать винтовой фундамент, чтобы заранее прикинуть его стоимость. Если вам требуются монтажные работы, то на объект будет отправлена бригада опытных строителей, которые полностью укомплектованы необходимым оснащением, включающим, в том числе генераторы и баки с водой. После того как вы укажете место для вашего будущего свайного фундамента, строители приступят к монтажным работам. У вас есть возможность принять работу в конце дня и обсудить с бригадиром интересующие вас вопросы, касающиеся свайного фундамента. Монтаж фундамента до 25 свай длится всего 1 день. На произведенный нашими специалистами фундамент мы даем гарантию сроком на 10 лет.
Точный расчет, в процессе которого определяется стоимость винтовых свай для фундаментов домов и других конструкций, выполняется в режиме онлайн на базе введенных заказчиком параметров. Для этого предусмотрен удобный и наглядный сервис.
Чтобы рассчитать стоимость фундамента, введите необходимые данные о грунте, размерах, типе строения и его параметрах в калькулятор. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, задайте их нашим специалистам. Они помогут вам разобраться и правильно рассчитать винтовой фундамент. Контактные телефоны указаны в верхней части страницы нашего сайта.
Количество свай. Обычно расчет ведется из предположения, что расстояние между сваями не может превышать 3 метров. Таким образом, для фундамента небольшого одноэтажного дома 6х6 метров достаточно девяти свай. Однако для двухэтажного здания лучше располагать их на расстоянии 2-2,5 метра друг от друга.
Диаметр сваи. Здесь все зависит от потенциальной нагрузки фундамента. Для беседки подойдут винтовые сваи диаметром 89 мм, а для дома нужно выбирать классические 108-миллиметровые.
Тип наконечника. Наконечник сваи может быть сварным или литым. Конкретный вариант выбирается, исходя из особенностей грунта. Опорные элементы с литым наконечником обойдутся несколько дороже, но их стоимость компенсируется высокими антикоррозийными характеристиками.
Длина. На стоимости винтовых свай, разумеется, напрямую сказывается их длина. В большинстве случаев она составляет 2,5 метра, однако специалист в обязательном порядке должен провести пробное бурение, чтобы определить точные значения длин свай для конкретного фундамента.
Наличие и размер оголовков. Оголовки привариваются поверх свай и служат опорой для плиты или балки ростверка.
На следующем этапе определяется стоимость обвязки. Обвязка свай может понадобиться в случае необходимости обеспечения дополнительной их стабильности в горизонтальной плоскости. К примеру, обвязка желательна, если высота свай над уровнем земли превышает 50 см или в случае нестабильных торфяных грунтов. Однако даже в общем случае обвязка свай никогда не бывает лишней, поскольку данная операция значительно повышает конструктивную прочность фундамента.
При финальном определении стоимости работ учитываются дополнительные факторы: необходимость предоставления монтажных услуг, расстояние до объекта (расходы на горючее), наличие на объекте электричества (необходима компенсация затрат на доставку и эксплуатацию портативного дизельного генератора).
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.
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.
- 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.
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.