Как рассчитать необходимое количество винтовых свай?

«Подводный камень» коварного глинистого грунта

Перед началом строительства жизненно необходимо выяснить, какой грунт преобладает на будущей стройплощадке. Это можно сделать, обратившись в городской отдел архитектуры и землеустройства, или, заказав экспертизу почвы. Если придется возводить коттедж на глинистой почве, то необходимо познакомиться с ее особенностями.

Содержание глины в грунте может быть разным:

• cупеси – 5% содержания глины;
• cуглинки – 10%;
• глинистые почвы – 30%.

Если неверно определить тип грунта, то через несколько лет можно лишиться дома

Глина состоит из чешуек, между которыми хорошо держится влага. Поэтому глинистую почву отличает склонность к значительному увеличению объема в условиях минусовых температур (пучинистость). Это свойство и является «подводным камнем», который надо обойти. Иначе, зимой глина, расширившись, подействует на фундамент, он деформируется и сруб «поплывет».

Основные критерии выбора фундамента для коттеджа на глине:

• максимальная устойчивость к деформации;
• расчет веса будущего сруба или строения из бруса.

Если на этапе планирования допустить малейшую неточность, через несколько лет можно лишиться дома.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Арматура, требования к ней и расчет

Под фундамент здания обычно берут металлические прутья, класс А III и выше.

Сечения:

• холоднотянутый прут – не меньше трех миллиметров;
• горячекатаный – не менее шести миллиметров.

Сталь должна относиться к классу 15 или выше. Обязательна обработка составами, препятствующими возникновению коррозии.

Возможно применение и арматуры из композитных материалов. Она проще в монтаже, более упругая, более жесткая и не такая пластичная. Преимуществом композита является неподверженность коррозирующим процессам, этот материал хорошо выдерживает вертикальную нагрузку и не образует мостиков холода.

Диаметр прутков и как рассчитать их количество?

Основа арматурного каркаса: вертикальные элементы – ребристые прутки с диаметром 1-1,2 см.

Горизонтальные связующие элементы изготавливаются из монтажной арматуры с сечением в 6-8 мм.

Они необходимы для соединения вертикальных в общую конструкцию.

Верхние концы вертикальных прутьев должны выступать из бетонной смеси на высоту в десять-двадцать сантиметров от уровня заливки. Они требуются для привязки ростверка.

Объем требующихся для процедуры прутьев определяют так: общее значение диаметра их в бетонном основании не должно превышать 0,25 процентов от диаметра столба-основания. Рекомендуемый вариант соотношения диаметров 1 к 25.

Визуально расчет выглядит так:

Бетонная смесь должна обходить арматурный каркас слоем не менее двадцати пяти миллиметров, что позволит защитить металл от коррозии.

Для столбов подойдет и пространственный каркас, в котором прутки между собой соединены вязальной проволокой. Положение фиксируется до начала бетонирования.

Чтобы получить каркас для столба в 20 см диаметром при глубине закладки фундамента в два метра, требуется четыре вертикальных прута. Сечение не менее 10 мм, лучше двенадцать. Шаг для перевязки 50 см, а значит, потребуется четыре места горизонтальных соединений.

Принцип расчета выглядит так:

1. количество ребристых прутьев (длина) рассчитывается с учетом припуска в 200 мм, который необходим для проведения привязки ростверка. Получается, что на один столб надо (2+0,2)*4=8,8 метров прутка сечением 10-12 мм;
2. для выполнения горизонтальных соединений количество гладкой арматуры рассчитывается перемножением 0,2*4*4=3,2 метра прутка диаметром 6-8 мм;
3. чтобы посчитать объем проволоки для вязки каркаса, останется выполнить такое действие 0,3*4*4=4,8 метра.

Получив количество материала, требующегося на один столб, остается только перемножить это на общее число столбов.

Трехходовой клапан для отопления с терморегулятором: виды и преимущества

Результаты расчетов

Фундамент:

Общая длина ростверка: м.
Площадь подошвы ростверка: м2.
Площадь внешней боковой поверхности ростверка: м2.
Общий объем бетона для ростверка и столбов (с 10% запасом): м3.
Вес бетона: кг.
Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов: кг/см2.

Расчет арматуры ростверка:

Расчет арматуры для столбов и свай:

Минимальный диаметр поперечной арматуры (хомутов): мм.
Максимальный шаг поперечной арматуры (хомутов) для ростверка: мм.
Общий вес хомутов: кг.

Опалубка:

Минимальная толщина доски при опорах через каждый 1 метр: мм.
Максимальное расстояние между опорами: м.
Количество досок для опалубки: шт.
Периметр опалубки: м.
Объем досок для опалубки: м3.
Примерный вес досок для опалубки: кг.

Виды винтовых свай

Опорные элементы различаются:

1. Технологией производства наконечника, лопасти
2. Соотношением линейного диаметра лопасти и тела

По первому признаку:

• Со сварным наконечником — применяются на достаточно чистых, слабо промерзающих почвах с минимумом твердых включений. Плюс — доступность, простота изготовления. Минус — сравнительно низкая прочность при встрече в почве с техногенными, природными твердыми включениями. Есть подвид с укреплением наконечника в виде сваренного прута из прочного металла. Прут проходит сквозь тело, после заливки цементом — армирующий элемент.
• С литым наконечником, лопастью — справляются с загрязненными твердыми включениями почвы. Прочные, нет сварных швов, разрушаемых коррозией. Минус — сложность изготовления (литье), большая стоимость.

Виды ростверка

По признаку соотношения линейного диаметра тела и лопасти бывают:

1. Широколопастные — диаметр лопасти на 150% превышает диаметр тела. Часто, есть одновременно две лопасти, разнесенных по стволу. Помогает более рационально распределять нагрузку, сохранять устойчивость даже в очень сыпучих, ненадежных почвах.
2. Узколопастные — по форме похожи на строительный саморез. Диаметр лопасти примерно на 150% меньше диаметра тела. Применяют в условиях глубоко промерзающих грунтов, в вечной мерзлоте. Подходят для каменистых почв.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Для проведения расчетов такого плана следует обращаться к специалистам, специализирующихся в этом профиле. Перед этим проводятся геологические изыскания, позволяющие разработать проект, соответствующий почве на стройплощадке.

Совет эксперта! Если работы по геодезическому изысканию проведены не будут, то произвести точные расчеты основания с ростверком будет невозможно. Объясняется это тем, что несущая способность определяется только на основании силы сопротивления почвы.

Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента

Для проведения изысканий на участке бурится отверстие в почве для ее пробы и анализа. Только потом можно проводить важные расчеты.

При разработке проекта учитываются такие параметры по сваям:

• Глубина погружения.
• Диаметр сваи.
• Количество свай.
• Схема их расположения.

По ростверку:

• Форма ростверка (3 вида: высокий, повышенный, низкий).
• Диаметр.
• Устойчивость на изгиб и продавливание.
• Метод армирования.

Рис: Схематическое положения ростверка свайного фундамента

Совет эксперта! Определить высоту ростверка следует исходя из веса будущего сооружения и уровня пучинистости грунта.

Овальные и круглые конструкции

Эти конфигурации обеденных столов имеют другой стандарт. К примеру, если диаметр столешницы равен 110 см, то за такой стол можно посадить четыре человека. С увеличением параметра на 20 см, дает возможность организовать посадку дополнительно еще двух человек. А именно:

• Диаметр 130 см – посадочных мест 6.
• Диаметр 150 см – мест для посадки 8.
• 170 – 10 человек.

Получается так, что столы с сильно скругленными краями имеют меньшую вместимость, чем прямоугольные конструкции. К тому же их нельзя ставить к стене, места становится еще меньше и для посадки, и внутри самого кухонного пространства. Хотя и в этой категории есть трансформеры, раскладные модели и раздвижные. Поэтому оптимальное место установки круглого стола – свободное пространство вдали от остальной мебели и стен. хотя нередко дизайнеры устанавливают их в углу помещения.

Для маленьких комнат лучше всего подойдут полукруглые мебельные предметы, которые ставят к стенам. На фото ниже такой вариант показан.

Об овальных формах можно сказать так — они практичнее, чем прямоугольные конструкции, но вместительнее, чем круглые. Правда, стоит отметить и то, что если длина овального стола будет больше 1,5 м, то он будет занимать много места. Поэтому под него придется искать свободный участок в комнате.

Плюсы и минусы плоского шифера

К основным преимуществам плоского шифера относятся следующие его особенности:

Относительно низкая цена. Включенные в его состав компоненты обеспечивают ему самую дешевую себестоимость по сравнению с другими листовыми аналогами.

Большой срок эксплуатации, подтвержденный временем на примере старых построек, имеющих кровлю из шифера.

Негорючесть, даже под воздействием открытого источника пламени. При пожаре такое покрытие самом по себе не горит, хотя под влиянием высокой температуры лопается, издавая громкие звуки типа выстрелов.

Высокие показатели твердости и прочности, позволяющие ему не ломаться даже под весом человека, стоящего на нем.

Не создает дополнительного шума при выпадении осадков в виде дождя или града.
Шифер сам по себе диэлектрик, а значит не только не проводит ток, но и не подвержен влиянию коррозийных процессов как покрытия из металла.

Простота монтажа и обработки

Листы из него легко разрезаются ручной ножовкой, не говоря уж о болгарке.
Также немаловажной его особенностью для сохранения комфортной температуры внутри здания, особенно в летний жаркий период является то, что он благодаря своим свойствам и светлому цвету не притягивает солнечный лучи, а значит и не нагревается в жару. Кстати, в этом и секрет его долговечности, ведь чем меньше материал нагревается, тем меньше он подвержен температурному расширению, которое приводит к деформации структуры большинства материалов.

Первоначально задуманный как кровельное покрытие такой шифер имеет минимум отрицательных свойств:

1. Этот вид шифера производится с применение асбеста, который пагубно влияет на здоровье человека выделяя в окружающее пространство ядовитую пыль.
2. Относительно большой вес листов, в сравнении с современными материалами для кровельных работ, а значит и повышенная нагрузка на несущие конструкции строения. Например, только одна обычная плита 1750х1120х8 мм создает нагрузку в 31 кг.
3. Не очень высокие показатели стойкости к воде, что с годами приводит к произрастанию мха прямо на шиферных плитах, избавится, от которого, впрочем, несложно используя особые растворы.

Основные параметры

Дополнительные рекомендации

В процессе расчета количества свай и их распределения по всей площади фундамента существует множество мелких особенностей, каждая из которых так или иначе сказывается на улучшении конечного результата:

• при установке фундамента из винтовых свай на сложном нестабильном грунте для усиления опорной конструкции используется обвязка с применением металлического уголка или швеллера на уровне цоколя;
• при отсутствии геодезических данных для расчетов лучше использовать параметры, соответствующие минимальной расчетной нагрузке, то есть создавать максимальный запас прочности;
• для улучшения качества расчетов, кроме формул и табличных данных, стоит применять программу для проектировки: она пересчитает все параметры и опровергнет или подтвердит ручной расчет;
• наименее прочные сваи обладают стволами из шовных труб с приваренными лопастями;
• по нормам цоколь не должен подниматься больше чем на 60 см над землей, при этом запас сваи по длине должен составлять от 20 до 30 см.

При монтаже свай на неровном участке желательно оставлять запас по длине в районе 20–50 см. В дальнейшем излишки можно будет отрезать или произвести выдергивание. А вот при недостатке – придется забивать новую сваю.

О том, как рассчитать количеситво винтовых свай, смотрите в видео ниже.

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.

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

F=S*Ro

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.

Параметры для расчета основания

Перед началом расчетов основания необходимо проанализировать геологические и климатические условия на участке.

При дальнейшем понадобятся такие сведения:

• тип грунта, а также его химический состав, физико-механические свойства, влажность;
• глубина промерзания земельных масс и уровень подземных источников под опорной площадью;
• риски подтопления, оползней и т.п.;
• карта участка, где отображены особенности ландшафта, а также линии инженерных коммуникаций.
• среднее количество осадков в регионе.

Вычисления проводят с целью определения таких параметров, как:

• глубина закладки основания;
• количество свай и оптимальный шаг между ними;
• вес конструкции, который давит на фундамент;
• допустимая нагрузка на силовые элементы;
• сопротивление почвы.

Для расчета суммарных нагрузок от проектного сооружения необходимо иметь его план, чтобы знать:

1. площадь перекрытий;
2. высоту этажей, толщину стен;
3. используемые строительные материалы.

Все допустимые и поправочные коэффициенты берутся из вышеуказанных СНиП.

Типовые опоры, их диаметр и выдерживаемый вес

Размеры свай и их длина должны соответствовать категории строения. Типовые размеры конусных опор, задействованных в частном строительстве, имеют следующие параметры:

• СВ89х250;
• СВ108х300;
• СВ133х350.

Первое цифровое значение обозначает диаметр стволовой части (мм), а второе – диаметр винтовой лопасти. Для конструкций, имеющих легкий вес, к которым можно отнести ограждения и садовые постройки, подойдет опора, ствольный диаметр которой равен 76 мм. Забор с кирпичными столбами, дачные пристройки, навесные конструкции и беседки устанавливают на конусы, у которых диаметр составляет 89 мм. Для небольшого деревянного дома из бруса и бревна, а также каркасных построек подходят оцинкованные лопастные стержни чуть большего размера (108 мм). Ну и завершают наш рейтинг самые мощные образцы несущих элементов фундамента (133 мм), с лихвой выдерживающие натиск тяжелой бревенчатой избы и пеноблочного сооружения. Чтобы точно рассчитать размеры необходимых свай с наконечником, нужно знать хотя бы приблизительный вес будущих хором.

Параметры часто используемых опор

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.

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.

Определение характеристик и параметров фундамента

Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:

1. Вычислить общую массу строящегося здания.
2. Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
3. Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
4. Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
5. Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.

Определение массы здания

1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли. Сначала рассчитывают объем:

V = L х D х H; (1)

L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.

2. Вычисляют вес:

m = V х p; (2)

где p – плотность материала.

3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.

4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:

• 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
• 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
• 1,1 – для домов из бруса и бревен;
• 1,05 – для сооружений из стали.

Определение физико-механических параметров грунтов

1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:

Таблица нормативных сопротивлений грунтов под торцом опоры, кг/м2

Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.

Таблица нормативных сопротивлений грунтов вдоль поверхности опоры, кг/м2

Определение параметров, влияющих на несущую способность свай

Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Таблица 2

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

• Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
• Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
• Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

• Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
• Несущую способность грунта;
• Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
• Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

От чего зависит шаг?

Расстояние между ближайшими опорными элементами рассчитывается индивидуально, исходя из количества свай, их диаметра, схемы свайного поля, а также особенностей конструкции. Количества опор, а также их параметры выбирают, учитывая проектные нагрузки и несущую способность грунта.

Популярные схемы свайного поля:

• одинарные сваи – расставляют по углам конструкции и в местах, где на грунт действуют максимальные нагрузки;
• ленточное размещение – сваи устраивают по периметру на минимальном расстоянии;
• кустарное расположение – группы из нескольких опорных элементов расставляют в максимально нагруженных местах, при этом шаг не имеет значения;
• сплошное свайное поле – опорные столбы с шагом в 1 м расположены по всему периметру конструкции.

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

В = М/L*R, где

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Вид арматуры	Диаметр прутов
Продольная (рабочее)	длина стороны ростверка меньше 3м	общее сечение всего армирования = 0,001*В*H, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм
длина стороны ростверка больше 3м	то же, но диаметр назначают не менее 12 мм.
Поперечное (горизонтальное)	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см	8 мм

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

• одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
• размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
• кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
• грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные кирпичные стены 380 мм	(9 м(длина)*2 шт + 7 м (ширина)*2 шт)*4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)*0,38 м*1800 кг/м3 (плотность кирпича)*1,2 (коэффициент) = 118200 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка)	30 м (длина на весь дом)*2,7 м (высота)*27,2 кг*1,2 = 2645 кг
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм	2шт (на 2 этажа) *7 м (ширина дома )*9 м (длина дома)*160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) *1,3 = 26210 кг
Кровля	7 м*9 м*60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей)	2 шт *7 м*9 м*150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) *1,2 = 22680 кг
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва)	7м*9м*180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

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.

Как рассчитать количество ленты?

При строительстве шлакоблочных и кирпичных домов ширину ленты выбирают в диапазоне от 40 до 60 см. При этом высота ростверка не должна быть меньше 45 см с учетом того, что 10 см отведено на погружение сваи в ленту.

Инженерные вычисления для определения параметров ростверка основаны на расчете устойчивости конструкции к различным деформациям, возникающим в процессе монтажа и эксплуатации. Таким образом, расчет ростверка согласно принципам, описанным в СНиП, – трудоемкая и кропотливая работа, которую стоит доверить профессионалам.

Для частного домостроения можно воспользоваться упрощенной формулой:

• B – минимально возможная ширина ростверка (принимается на 20 см больше толщины опор и при этом не должна быть меньше ширины несущих стен);
• М – суммарные нагрузки проектного сооружения (без веса фундамента);
• L – периметр ростверка;
• R – допустимая нагрузка на грунт у поверхности.

Зависимость размера оголовка от диаметра опоры

Типовой размер винтовой части свай имеет ширину и высоту, равные 25 см. Как правило, для оголовков используют высокопрочную сталь (09Г2С, 3СП5 и другие марки). При этом толщина конструктивного элемента должна составлять не меньше 4 мм. Зависимость между основными параметрами лопасти отражена в таблице:

Параметры винтовой части сваи, мм
D внутренний	D внешний	шаг гибки лопасти
57	200	3
89	250	4
108	300	5
133	350	6

Внутренний диаметр оголовка должен соответствовать размеру сечения сваи. Для различных нужд используют определенные типы оголовков, которые отличаются раскроем конуса. Для сложных грунтов используют сваи с усиленными удлиненными лопастями.

Изображение на металле: 6 способов получения четкой картинки

Прочность грунта основания

Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.

Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см2) грунтов на глубине 1,5м следующие:

• глина – 3,7–4,7;
• суглинки и супеси – 3,5–4,4;
• песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.

Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.

Как сделать кирпичную стену своими руками: технология возведения

Строение винтовой сваи

Винтовая свая имеет четыре основных элемента:

• Тело сваи в виде трубы
• Наконечник, обеспечивающий легкое проникновения сваи в грунт
• Лопасть сваи, с помощью которой свая вворачивается в землю
• Оголовок, необходимый для обвязки свай

Конструкция винтовой сваи

Из этих элементов только сама труба, из которой изготовлена свая, а также лопасть имеют определяющее значение для сопротивления сваи нагрузкам. Труба выступает опорным столбом, на который давит здание, а лопасть образует дополнительную площадку, увеличивающую площадь соприкосновения сваи с грунтом. Тем самым лопасть уменьшает удельное давление на грунт.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Схема буронабивного фундамента

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Песчаный грунт

Крупнообломочные породы