Как правильно рассчитать фундамент под дом?

Перед строительством любого объекта профессионалы занимаются составлением проекта, в который входят подробные расчеты конструкций от фундамента до кровли со всеми планами и спецификациями. Эти документы и схемы помогают определить объемы работ и необходимое количество материалов, которое необходимо закупить.

Особенности конструкции

Металлические винтовые сваи для фундамента благодаря своей универсальности заслужили широкое применение среди застройщиков.

В чем же состоят особенности свай?

  • Конструкция. Это сварная труба с острым концом, на которой приварены лопасти в форме винта — фиксирующий элемент, не позволяющий свае при вспучивании грунта смещаться со своего посадочного места, стабильно удерживая всю постройку.
  • Монтаж. Установка совершается с четким контролем вертикальности трубы, производится механическим или ручным способом. Основное требование – бурение происходит до стабильного слоя грунта. Вкручивание свай производится независимо от времени года и осадков.

Расчет буронабивного свайного фундамента

Чтобы рассчитать свайный фундамент, необходимо сделать следующее:

  • узнать свойства и характеристики земли;
  • подсчитать нагрузку на нее от строения;
  • подсчитать площадь подошвы всего основания;
  • выбрать походящие характеристики буронабивной сваи и количество опор.

Чтобы точно узнать, как рассчитать свайный фундамент, нужно руководствоваться основным нормативным документом – СниП или его редакцией

Если местнорсть давно обжитая, то можно воспользоваться опытом старых успешных построек

На каком расстоянии необходимо устанавливать винтовые сваи?

На каком расстоянии необходимо устанавливать винтовые сваи?

Определение расстояния между сваями при возведении фундамента под частный дом требует соблюдения методики, учитывающей многие факторы. В них входят параметры, описывающие как свойства самих свай, так и специфику грунта и погодных условий местности. Но главным моментом является общая нагрузка, которую строение оказывает на фундамент.

Существуют методики типового размещения свай, а также правила, указывающие на наиболее нагруженные участки здания. Чтобы определить точное размещение свай, необходимо вычислить их количество и, следуя предписаниям, расставить опоры в плане фундамента.

На каком расстоянии необходимо устанавливать винтовые сваи?

Расчет свайного поля фундамента на винтовых сваях.

Калькулятор

Чтобы правильно рассчитать количество необходимых опор нужно знать количество углов и стыков внешних стен с несущими перегородками. На этих местах обязательно должны быть сваи. Также необходимо учесть, что расстояние между конструкциями не должно превышать 3 метров. Если в строении планируется установление камина или печи, то под этим прибором обязательно должна находиться свая. Но для правильного расчета свайного поля необходимо знать диаметр трубы, показатели которого зависят от величины совокупности нагрузок.

  • Общий вес стен, плит перекрытия и кровли.
  • Полезная нагрузка человека.
  • Нагрузка снегового покрова.

Например, для щитового двухэтажного дома целесообразно использовать опору диаметром 108 мм. Но для качественного расчета винтовых свай для фундамента нужно учитывать и необходимую длину изделия. В этом случае нужно учесть перепад высот и состав грунта. При расчете количества свай для фундамента на калькуляторе важно предусмотреть запас длины трубы. После установки лишняя длина легко обрезается до нужного значения.

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

Другие достоинства:

  • Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
  • Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
  • Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
  • Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
  • Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Осадка свайного фундамента

Избежать осадки основания на сваях, как и любого другого фундамента, крайне сложно. Это естественный процесс, связанный с продольными сжатиями почвы, а также горизонтальными сдвигами грунтов.

Читайте также:  Основы устройства ленточного фундамента

Если при строительстве были допущены оплошности и степень осадки больше допустимой, капитального ремонта основания просто не избежать.

Факторы, которые влияют на осадку фундамента, – это конструкция самой постройки и состав самой почвы. Хотя свайные основания отличаются повышенной стабильностью в любых грунтах, при повышенном содержании глины в них они становятся более пластичными и подвижными. Поэтому в этом случае необходимо тщательно рассчитывать длину свай.

На осадку фундамента влияет масса и размеры несущих стен и внутренних перегородок, наличие арок и т. д. Поэтому она может быть неравномерной с различных сторон строения, но тщательный подбор винтовых свай в соответствии с необходимой в каждом случае несущей способностью позволит избежать проседания конструкции.

При определении осадки считается, что нагрузка равномерно распределена по всему периметру основания, который считают монолитным блоком. Верхняя граница такого условного монолита проходит по оголовкам свайных изделий, нижняя – сквозь их наконечники, а боковые – по крайним рядам винтовых свай. Составленный таким образом разрез фундамента позволяет начертить график уплотняющих напряжений, которые способны выдержать слои грунта.

Допустимые осадки свайно-винтового фундамента приводятся в СНиП    и они определяются типом постройки:

  • для панельных и блочных бескаркасных домов осадка максимальная осадка не должна превышать 10 см;
  • для сооружений со стальным каркасом допускается максимальная осадка 12 см;
  • для зданий из железобетона значение предельно допустимой осадки равно 8 см и т.д.

Расчет осадки методом послойного суммирования

Чаще всего осадку фундамента рассчитывают методом послойного суммирования. Он предполагает определение осадки отдельных слоев грунта, на которые давит фундамент.

Для этого используют формулу Si = h*m*P, где h – толщина слоя почвы, m – коэффициент сжимаемости почвы, который определяют в результате компрессионных экспериментов, P – среднестатистическое уплотняющее давление для каждого слоя. Затем полученные величины для каждого слоя Si складывают и получают общее значение осадки.

Более подробный алгоритм расчета по методу послойного суммирования выглядит таким образом (рисунок ):

  1. Строят эпюру (график) Pzp, на которую наносят дополнительные напряжения (уплотняющие давления) на фундамент.
  2. Строят график природных давлений Pϫz, предварительно разделив чертеж графика на слои, при этом hi должно быть меньше 0,4b.
  3. Определяют осадку Si отдельных слоев почвы, складывают эти величины и получают окончательную осадку фундамента по формулам:
Осадка свайного фундамента

Si = hi*mvi*Pzi, S = ΣSi.

Величина mvi вычисляется в соответствии с данными компрессионных испытаний, а Pzi – по соответствующей эпюре как среднестатистическое дополнительное давление в i-м слое почвы.

Если мы знаем модуль общей деформации каждого слоя почвы E0i, то осадку можно рассчитать по формуле S = Σhi*β/ E0i*Pzi, где коэффициент β согласно СНиП равен 0,8.

При использовании этого метода предусмотрена линейная зависимость между деформациями и напряжениями. Слои рассматривают непосредственно под центром фундамента, исходя из графика максимальных уплотняющих давлений. При построении зависимости Pzp не учитывается слоистость напластований, боковые расширения почвы, а напряжения принимаются во внимание только по вертикали. Выбираем уровень глубины, ниже которого деформации грунта по нашему предположению отсутствуют, исходя из соотношения Pzp меньше или равно 0,2Pϫz (при E0i больше 5 МПа). При этой характеристике меньше 5 МПа Pzp меньше или равно 0,1Pϫz.

Пример расчета свайного поля

Чтобы правильно рассчитать количество необходимых свай для строительства двухэтажного дома размером 6х12 из бруса размером 200х200, необходимо провести следующие расчеты:

  1. Если для строительства необходимо 51,9 м3 бруса, масса одного кубометра которого составляет 800 кг, получаем общий вес бруса: 51,9*800 = 41520 кг.
  2. Нагрузка, которая приходится от одного этажа строения на фундамент (при расчетной полезной нагрузке, зависящей от количества проживающих в доме людей, составляет по нормативам 150 кг/м2), составляет: 6*12*150 = 10800 кг. В случае двухэтажного дома эту нагрузку увеличивают вдвое и получают 21600 кг.
  3. Примерная снеговая нагрузка (при значении норматива 180 кг/м2) составит 6*12*180 = 12960 кг.
  4. Складываем все массы: 41520 + 21600 + 12960 = 83 680 кг.
  5. Если предельная допустимая нагрузка на сваю составляет 2500 кг, делим 83680 кг на 2500 кг и получаем необходимое количество свай – 34 штуки.

Расчет нагрузки и осадки свайно-винтового фундамента не требует специализированных инженерных знаний и доступен любому владельцу дома, который хочет сэкономить на услугах специализированных проектировочных фирм.

ВконтактеFacebookTwitterLiveJournalОдноклассникиМой мир(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Как правильно подобрать винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Винтовые сваи: типоразмеры и основные принципы выбора

Винтовые сваи различаются по диаметру трубы. В зависимости от этого показателя определяют назначение опоры:

  • для индивидуального жилищного строительства – диаметры 10,8; 13,3; 15,9; 21,9; 32,5 см;
  • для небольших легких конструкций (бани, беседки, павильоны) – 8,9; 10,8; 13,3 см;
  • для оград, рекламных вывесок – 5,7; 7,6 см;
  • для террас, причалов, мостков – 8,9; 10,8; 13,3; 15,9; 21,9; 32,5 см.

Сварка или литье?

Как правильно подобрать винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Опоры выпускаются двух типов – они могут быть сварными или литыми. Производство этих элементов различается, рассмотрим основные принципы:

  • Сварные состоят из трубы с заостренным конечником, к которому приварены лопасти. По снипу приваренные элементы винта изготавливаются из толстой стали. В производстве таких опор важно, чтобы приваренные элементы имели четкие геометрические формы. Малейшее нарушение приведет к отклонению сваи от вертикали. Кроме того, при наличии на участке плотного грунта сварной шов на винте может лопнуть в процессе установки столба. В результате опора будет проворачиваться и утратит свои несущие функции. Нередки случаи, когда сварка подводит уже после установки столба, спустя несколько лет после начала эксплуатации фундамента. Опора без стабилизирующих лопастей может просесть под массой стены.

Сварной винт

  • Литые наконечники крепятся на сваях при помощи замкового соединения. Они не страдают от коррозии, поэтому именно такие опоры рекомендуют для использования на участках с высоким уровнем залегания грунтовых вод. Стальные литые винты имеют прочные лопасти с точными размерами, они более устойчивы к нагрузкам и сложным почвам. Их можно использовать даже в почвах с мелкокаменистым наполнением. Правильно установленная литая свая прослужит сто лет.

Литой винт

К сведению! Цена на литые сваи выше, чем на сварные. К примеру, свая наиболее популярного диаметра 10,8 см длиной три метра будет стоить так: СВС-108 (сварная) -1.8 тыс. рублей, СВЛН-108 (Литая) – 2.5 тыс. рублей.

Читайте также:  Геоматы для укрепления откосов: технология

Прежде чем купить опоры, тщательно проверьте качество изделия. На строительном рынке можно нарваться на подделки, которые с виду выглядят как литые, а на самом деле выполнены сваркой и с использованием бывших в употреблении или бракованных материалов. Чтобы убедиться в качестве продукта, требуйте у продавцов сертификаты качества. Не поленитесь проверить толщину стенок сваи – у качественной опоры она должна быть 4 мм. У подделки будет меньше. Загляните внутрь трубы с фонариком – следы использования могут быть заметны невооруженным глазом.

Как правильно подобрать винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Количество лопастей

Сваи могут иметь разное количество лопастей. Опоры следует подбирать в соответствии с ожидаемой нагрузкой.

Тип Изображение Назначение
Винтовая свая (шуруп) Подходит для легких конструкций типа подиума или настила, используется в каменистой почве
Однолопастная опора Годится для выполнения большинства фундаментов с разным назначением
Двухлопастная свая Используется для строительства объектов, подверженных ветровым нагрузкам (ограды, рекламные щиты, навесы).

К сведению! Количество монтажных отверстий, как правило, у всех опор одинаковое. Он имеют один стандартный размер.  Под заказ для монтажа с использованием спецтехники подбираются опоры с насадками для ямобура.

Покрытие

На что ещё стоит обратить внимание при выборе опоры? Оказывается, сваи различаются по типу покрытия:

  • двухкомпонентное красочное покрытие. Это эмаль на эпоксидной основе. Такая краска разработана производителями специально для обработки грунтовых опор.  Она прочно держится на поверхности металла и устойчива к трению во время ввинчивания сваи;
  • холодный цинк. В его роли выступает тонкая цинковая плёнка, имеющая хорошие адгезивные свойства. Это хорошая защита от коррозии, но цинк слабо сопротивляется механическому повреждению. Для защиты цинкового покрытия используют эпоксидную эмаль. Такая двойная обработка гарантирует сохранность опоры;
  • горячий цинк. Технология обработки та же, что у оцинкованных вёдер. Толщина слоя– до ста двадцати микрон. Это прочное, долговечное и надёжное покрытие. Оно станет практически вечным, если будет дополнительно обработано эпоксидной эмалью;
Как правильно подобрать винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок

Цинковое покрытие — самое устойчивое

  • термоусадочный материал. Это новое слово в защите металла в условиях, провоцирующих коррозийное поражение. Принцип обработки предельно прост, вы когда нибудь использовали термоусадочные наклейки на пасхальные яйца? И здесь всё очень похоже. Трубка полимерного материала надевается на сваю и затем свая нагревается строительным феном. Полимер плотно обтягивает опору и после ей уже ничего не страшно: ни морозы, ни влага. Миллиметровый слой полиолефина не только надёжно защитит опору, но будет способствовать её лёгкому ввинчиванию.

Как высчитывается нагрузка на фундамент?

Нагрузка на фундамент рассчитывается исходя из двух данных: нагрузки дома и нагрузки самого фундамента. Расчет нагрузки дома ведется исходя из данных веса стен, перекрытий, кровли, а также внутреннего обустройства, мебели, всех предметов интерьера, жильцов и возможных осадков в виде снега. Зная основные строительные материалы дома и его размеры, можно достаточно точно рассчитать массу здания. Существуют специальные таблицы, которые указывают массу одного квадратного метра стены или кровли, выполненных из разных материалов.

Нагрузка фундамента рассчитывается перемножением объема фундамента на плотность материала, из которого он сделан.

Свайный фундамент

Второй по популярности тип оснований – свайный буронабивной. Суть технологии монтажа заключается в создании шахты круглого сечения, заполнении ее стальным каркасом и рабочим бетонным раствором М300-М400.

В конструкцию фундамента входят сваи и ростверк, которым обвязывают сделанные столбы, на него опираются стены дома. Размеры ростверка и свай принимают конструктивно.

Рассмотрим, как рассчитать объем бетона для заливки свай под дом 6×6 вместе с ростверком. Диаметр свай – 200 мм, длина – 2 метра, ширина ростверка – 400 мм, высота – 300 мм.

Сначала вычислим объем свай. Предположим, их общее количество – 12 (приняты конструктивно). Все столбы будут одинаковыми, поэтому определим объем одной. Правильно рассчитать его по одной из формул:

  • V = π ∙ R2 ∙ h или ¼ π ∙ D2 ∙ h.

Расчет ведем в кубометрах по обоим вариантам:

Свайный фундамент
  • V = 3,14 ∙ 0,12 ∙ 2,0 = 0,06 м3 или
  • V = ¼ ∙ 3,14 ∙ 0,22 ∙ 2,0 = 0,06 м3.

Как видно, результат вычисления обеими формулами дает один результат. Количество бетона на фундамент для заливки свай: 0,0638 ∙ 12 = 0,75 м3. Как видно, получилось совсем немного.

Теперь определим объем ростверка для дома 6×6 метров:

  • Длина – 6 + 6 + 6 + 6 = 24 метра.
  • Объем = 24 ∙ 0,4 ∙ 0,3 = 2,88 кубометра.
  • Общее количество бетона для заливки: 2,88 + 0,75 = 3,63 м3.
  • Прибавим запас 10%, получим 3,99 и 4,0 м3.

Аналогичным способом производится расчет для столбчатых оснований.

Принятый фундамент из буронабивных свай прочный, долговечный и экономичный – затраты на его монтаж до 8 раз меньше, чем на ленту! Это не считая отсутствия дорогостоящих земляных работ. Однако, у конструкции есть несколько недостатков: невозможность обустройства подвала и потребность в более тщательном уплотнении пола первого этажа.

Пример расчета материалов на строительство ленточного фундамента

Методика определения нужных материалов на примере поможет разобраться в алгоритме вычислений их расхода с помощью калькулятора.

Например, проектом предусмотрено строительство дома с размерами в плане 9 х 7 метров. Внутренние стены имеют длину 22 метра. В итоге – общая протяженность фундамента составит:

2 (9 + 7) + 22 =54 метра.

Исходными данными для расчета являются:

  • ширина фундамента, составляющая 30 см;
  • глубина залегания фундамента – 75 см.

Все параметры нужно привести к одной единице измерения.

  1. Расчет объема бетона
      Определяем количество бетона, которое необходимо уложить в основание постройки:
  2. 54 х 0,3 х 0,75 = 11,55 куб. м.
  3. Расчет компонентов
      Проектом предусмотрено использование бетона марки М250. Для этого используем соотношение компонентов 1: 4: 4 (цемент, песок, щебень). Количество воды рассчитывается в зависимости от требуемой пластичности бетона и величины фракций наполнителя.
  4. Получим, что для 1 м³ бетона, изготовленного из цемента марки М400 и щебня со средней величиной зерна 20 мм, нужно:
  5. цемента 336 кг;
  6. щебня 1344 кг;
  7. песка 1344 кг;
  8. воды 205 литров.
  9. Для всего объема бетона 11,55 м³ количество материалов будет равняться: цемента: 11,55 х 0,336 = 3,88 тонны.
  10. щебня: 11,55 х 1,344 = 15,52 тонны.
  11. песка: 11,55 х 1,344 = 15,52 тонны.
  12. воды: 11,55 х 0,205 = 2,36 тонны или 2,36 тыс. литров.
  13. Расчет арматуры Армирующие элементы, располагаются в нашем примере по объему основания в два горизонтальных ряда и вертикально – через каждые 50 см.
  14. Нужное количество арматуры для горизонтальных рядов подсчитываем удвоением периметра ленты: 54 х 2 = 108 метров.
  15. Для вертикальных стержней арматуры длиной по 0,75 м (высота фундамента) потребуется 108 шт.: 54 х 2. Общая длина арматуры равняется: 108 х 0,75 = 81 метр. Ее диаметр заложен в проекте после расчета фундамента на прочность.
  • Расчет пиломатериалов на опалубку
      Предполагается использовать доску 25 мм, длиной 6 метров, шириной 0,2 м. В основе расчета лежит сумма площадей боковых поверхностей надземной части фундамента (ее высота 0,30 м): 2 х 54 х 0,3 = 108 пог. м. х 0,3 м = 32,4 м²
  • Учитывая, что каждая доска имеет площадь 1,2 м² (6 х 0,2), количество досок для опалубки определится: 32,4: 1,2 = 27 штук. С учетом расхода материала для соединения досок между собой и запаса их количество возрастет на 50%, т. е. 27 х 1,5 ≈ 40 шт. досок.
  • Этот искусственный камень используется практически при всех видах работ, будь то возведение новой конструкции или реконструкция (ремонт) уже эксплуатирующейся. Раствор всегда заливается в определенную форму, в которой и происходит его отвердевание. Расчет необходимого количества предотвратит неоправданные траты, так как излишки просто некуда будет деть, учитывая, что время «схватывания» массы может быть достаточно коротким. А нехватка материала только «затормозит» весь процесс. Кроме того, нужно правильно определить и потребное количество компонентов, использующихся для приготовления смеси.

    Рассмотрим данный вопрос применительно к наиболее используемому типу основания – ленточному монолиту. Рассчитывается количество бетона следующим образом.