Как рассчитать количество свай для фундамента

Какое может быть максимальное расстояние между винтовыми сваями

Назначение и разновидности свайных фундаментов

Свайные фундаменты применяются на грунтах, где невозможно использование других типов оснований:

  • болотистые, торфяники, подтопляемые;
  • зыбкие, пучинистые;
  • вечная мерзлота.

На мягких, но стабильных грунтах также допускается применение свайных фундаментов. Однако осуществляется это исключительно из экономических соображений удешевления строительства.

Важно! Существуют некоторые ограничения на установку свай. К примеру, забивные или винтовые сваи не получится использовать на скальных грунтах или почвах, состоящих из крупнообломочных пород.

Область использования:

  • малоэтажное строительство – коттеджи, хозяйственные и технические объекты;
  • каркасные сооружения – ангары, навесы;
  • МАФы – беседки, крытые и открытые павильоны, детские игровые площадки;
  • сезонные или временные сооружения для проведения концертов;
  • опоры ограждений как сеточных, так и капитальных.

Отличие от столбчатых оснований и классификация

В отличии от столбчатого, свайный фундамент для дома имеет гораздо большую глубину залегания и может использоваться на зыбких грунтах. Наиболее распространенные типы свайных опор:

  1. Стойки – проходят насквозь слабый грунт, опираются на прочную породу. Выдерживают значительные нагрузки, практически не дают усадки.
  2. Висячие – удерживаются в грунте силой трения боковых поверхностей. Отличаются развитой, нередко, ребристой контактной поверхностью.

По конструкции и способу установки в частном строительстве различают сваи следующих типов:

  1. Забивные – железобетонные, деревянные, металлические.
  2. Винтовые – металлические.
  3. Буронабивные – монолитные железобетонные, заливаются в заранее обустроенную скважину.

Как правильно рассчитать свайный фундамент под дом

Расчёт свайного фундамента – один из важнейших моментов в строительстве здания, от правильного выполнения которого будут зависеть надёжность и долговечность здания. Как провести такой расчёт и что, собственно, придётся рассчитывать – узнаете из нашей статьи.

Определяем вид грунта

Классифицируют грунты следующим образом:

  • Скалистый – наиболее устойчивое основание для фундамента. Мало подвержен температурным и влажностным воздействиям, не рассыпается и не промокает;
  • Песчаный – подвержен вредному воздействию низких температур, но при этом не нарушает своей целостности. На определённой глубине промерзает, поэтому лучше использовать мелкозаглублённые фундаменты плитного или ленточного типа;
  • Хрящевые – в основном, состоит из гравия, хотя возможны и другие примеси. Высокая плотность позволяет использовать ленточный фундамент;
  • Глина – один из самых «неприятных» грунтов в силу своей постоянной подвижности и удержанию влаги. Рекомендуется использовать буронабивные сваи;
  • Суглинки – надёжный грунт после предварительного уплотнения и выравнивания. Для таких почв идеально подойдёт ленточный фундамент;
  • Торф – грунт, почти наполовину состоящий из органических продуктов разложения, с высоким процентом влажности. Рекомендуется использовать плитный фундамент после предварительного уплотнения песком или щебнем.

Как проводят вычисления?

Расчёт производится с учётом характеристик конкретного фундамента. В данной статье мы рассмотрим пример свайно-винтового фундамента с ростверком – конструкцией, служащей для оптимального распределения веса будущего сооружения.

Алгоритм расчёта таков:

  • Определение уровня заглубления фундамента (в зависимости от типа грунта);
  • Вычисление диаметра и длины свай;
  • Расчёт количества свай;
  • Расчёт ростверка.

Подбираем сваи

Диаметр определяется в соответствии с предполагаемой нагрузкой на них:

  • для нагрузки в 5 тонн рекомендуется использовать сечение 89 мм;
  • для 7 тонн – от 100 мм;
  • для 10 тонн и выше – от 130 мм.

Длину подбирают в соответствии с типом грунта. Для суглинков предпочтительно использовать конструкции длиной в 2,2-2,5 метра; для рыхлых глинистых почв – от 3 метров и выше. При этом важно всегда иметь запас длины в 30-40 см на случай непредвиденных ситуаций.

Как вычислить необходимое количество свай?

Для этого в современном строительстве используется простая формула: K=P*k/S, в которой:

  • P – общая нагрузка на фундамент;
  • k – коэффициент надёжности;
  • S – допустимая нагрузка на каждую сваю.

Значение коэффициента k зависит от количества свай:

  • 1,75 – до 5 шт.;
  • 1,65 – до 10 шт.;
  • 1,4 – до 22 шт..

Учитывается также  тип винтовых свай, их габариты и собственный вес. Для более точного расчёта рекомендуется использовать специальные программы «StatPile» или «GeoPile», которые можно найти в сети Интернет. Также в свободном доступе находится руководство к ним и примеры расчёта конкретных фундаментов.

Читайте также:  Дом из керамзитобетонных блоков: технология строительства

Определение расстояния между сваями

Важно помнить, что фундамент должен не только принимать нагрузку от конструкции, но и распределять её максимально выгодным образом. Для выбранного нами вида фундамента это означает, что сваи должны располагаться под:

  • Углами здания;
  • Несущими стенами;
  • Местами пересечения стен;
  • Входными проёмами;
  • Печью либо камином.

Кроме того, они должны идти вдоль всего периметра здания с шагом в 2-2,5 метра. Данный параметр может повышаться в зависимости от материала несущих конструкций; например, для зданий со стенами из брёвен значение шага составляет в среднем 3 метра.

Ростверк

Тип ростверка определяется оказываемой на него нагрузкой и типом грунта – они могут быть цельными или сборными, разных габаритов и массы. При проектировании необходимо учитывать нагрузку от ростверка на весь фундамент, на угловые сваи и общую степень деформационного воздействия.

Также определяется:

  • Соединение свай с ростверком;
  • Глубина вхождения свай в ростверк;
  • Общая высота ростверка;
  • Высота надземной части;
  • Ширина (равна толщине стен здания);
  • Сечение армированной сетки.

Стоимость ростверка зависит от используемых материалов и комплектующих. Некоторые, конструкции, например, снабжаются обвязками из металлопрофиля, применяющимися при монтаже на подвижном грунте для увеличения надёжности конструкции.

: Комплексный расчет свайного фундамента

Порядок проведения расчетов

  1. Для начала расчетов понадобиться определить размер общей нагрузки на будущий фундамент, то есть узнать вес здания. При этом учитываются не только масса стен, но и пола, перекрытий между этажами, вес крыши, внутренней и фасадной облицовок.
  2. Полезная нагрузка (вес мебели, бытовых приборов и людей) – если при возведении административных многоэтажных зданий в расчет принимается 200 кг/кв. м, то при строительстве жилых домов достаточно 150 кг/кв. м.
  3. К полученной сумме веса добавляется снеговая нагрузка в зимний период. Давление снежных масс для большинства районов РФ – 180 кг/кв. м.
  4. Сумма всех трех вышеуказанных нагрузок умножается на коэффициент запаса, равный 1,1 (в некоторых случаях возможно применение коэффициента 1,2).
  5. Нагрузка на одну опору без проседания.

При приобретении готовых винтовых свай следует поинтересоваться не только их высотой, но и способностью выдерживать определенный тип нагрузки. Так, винтовые опоры ВСК, имеющие размер 86х250х2500, будут иметь предельную глубину залегания винта 1700 мм, при этом одна свая способна выдержать нагрузку 2000 кг. Способы расчета нагрузки для буронабивных свай более сложны. Возможно, для проведения расчетов понадобится помощью специалистов. Более подробно о монтаже бетонных свай можно прочесть в СНиП № Неплохим справочником может стать книга «Универсальный фундамент» Р.Н. Яковлева, в которой приводится подробные способы расчетов.

Как усилить фундаментное основание из винтовых свай

Для повышения прочности и устойчивости свайного основания разработаны специальные технологии по усилению опорных конструкций, которые практически применяются во время возведения свайного основания с винтовыми сваями.

Обычно применяются два метода усиления фундаментов из винтовых опор, для которых используют металлические трубы, уголок или стальной прокат.

Для укрепления фундаментного пояса легких построек можно использовать трубы и уголки, для тяжелых зданий потребуется использовать прочный швеллер.

Вариант усиления фундаментного основания с помощью труб

Профилированные трубы Усиление свайного основания (с винтовыми сваями) проводится профилированными трубами размером 30х60 мм. Технология выполнения работ предполагает соединить последовательно все опоры фундаментного основания трубами определенного размера, включая внутреннее свайное поле. Такое усиление используется в том случае, когда выпуск опор над поверхностью земли составляет более 0,7 м.

Трубы привариваются между двумя свайными опорами с внутренней стороны фундамента. При таком положении укрепляющего пояса ничто не помешает отделке фундамента при навешивании защитных панелей.

При высоте выступающих свайных выпусков более 0,7 метров над поверхностью земли, трубы привариваются крест-накрест, с закреплением середины стыка труб специальной металлической накладкой (пластиной) квадратного сечения размерами 200х200 мм.

Усиление свайно-винтового фундамента уголком

Как усилить фундаментное основание из винтовых свай

Технология усиления основания с винтовыми сваями металлическим уголком идентична способу монтажа пояса жесткости из труб: элементы привариваются к наружному и внутреннему поясу свай. Образуется жесткий пространственный каркас, который удерживает каждую опору, предупреждая наклоны, крены, перекашивание, создающий прочное укрепление основания постройки.

Способ укрепления фундамента швеллером

Усиление основания из винтовых свай с помощью швеллера применяется обычно в слабых грунтах насыщенных водой (торфяники, болотистые местности). Для работы применяется швеллер 16 или 20, выбор размера зависит от толщины стен строения. Приваривают швеллер по верхнему поясу свай (как оголовок), что позволяет создать прочный металлический каркас, который препятствует малейшим отклонениям отдельных свай от своей оси. Посмотрите видео, как монтировать швеллер на сваи для укрепления фундамента.

Читайте также:  Аспекты создания блочного столбчатого фундамента

Минусом применение швеллера является высокая стоимость материалов, однако технические характеристики фундамента из винтовых свай, усиленного швеллером, намного возрастают, увеличивая прочность и долговечность самого здания. По сути, пояс приваренного швеллера со сваями приравнивается к усиленному ленточному фундаменту.

Защита металлического пояса

Укрепление свайного фундамента металлом, несомненно, спасет конструкцию от преждевременных разрушений и перекосов, но необходимо помнить о защите самой металлической защитной системы. Свайный фундамент с винтовыми сваями эксплуатируется непосредственно в близком взаимодействии с влажным грунтом, что негативно действует на поверхности металла, вызывая быстрое изнашивание от коррозии.

При выполнении работ по усилению фундаментов, важно предусмотреть защиту стальных труб, швеллера или уголка от повышенной влажности, обработав их предварительно специальными защитными составами.

Виды свай для фундамента

Различают две основные категории, отличающиеся по способу противодействия осадкам свайных фундаментов: стоечные и висячие. Устойчивость висячей сваи обеспечивается за счет силы трения между внешней поверхностью и окружающим ее после погружения грунтом. Стоечные оснащены упором возле своих оснований, который удерживает конструкцию, основываясь на плотных слоях грунта под ним. А также упором служат лопасти винтовых свай, дополнительно трамбующие грунт во время монтажа.

Разделение свай по способу строительства:

  • Забивной тип

По названию понятно, что данные сваи забиваются в грунт с помощью специальных механизмов (строительные пневмомолоты). Их особенностью является тот факт, что при забивании сила, воздействующая на нее, берется из расчета свайного фундамента. Таким образом, она погружается до глубины, на которой находится довольно прочный слой грунта, способный выдержать расчетную массу дома. Данный тип считается очень устойчивым, при забивании грунт вокруг нее и под ней дополнительно уплотняется. Монтаж забивных свай практически не используется при строительстве небольших домиков и частных коттеджей, так как требует применения сложной спецтехники.

  • Винтовые

Изделия состоят из стальной трубы и приваренных в нижней части лопастей либо это цельнолитая конструкция (что предпочтительнее в плане долговечности). Лопасти способствуют проникновению в грунт при ее закручивании, а после установки они удерживают на себе нагрузку на свайный фундамент и не дают ей проворачиваться. В верхней части изделия находятся специальные отверстия, с помощью которых свая ввинчивается в землю. При этом этот процесс вполне можно осуществить вручную, контролируя вертикальное положение во время работы. Внутренний объем заполняется бетоном для увеличения массы и защиты от коррозии.

Виды свай для фундамента
  • Буронабивные

Порядок установки буронабивных свай не предусматривает использование готовых металлоконструкций. Роль сваи в данном случае выполняет бетон, залитый в предварительно пробуренную скважину. Если грунт недостаточно плотный также потребуется опалубка. Этот способ достаточно прост в применении и подходит для индивидуального строительства. Единственный нюанс: расчетная нагрузка на сваю может оказаться слишком высокой для избранного в качестве основания слоя грунта.

В дальнейших примерах статьи, иллюстрирующих как точно рассчитать свайный фундамент, будут использоваться параметры предельной нагрузки винтовых свай. В следующей таблице вкратце перечислим наиболее распространенные марки данных изделий.

Таблица 1

Как не ошибиться при отсутствии опыта

С группой грунта

Свайный фундамент — удачный выбор для глинистых грунтов Основой в расчете и определении целесообразности возведения свайного, как, впрочем, и любого другого основания, считается выявление вида грунта.

Грунты условно можно разделить на несколько групп:

Как не ошибиться при отсутствии опыта
  • Каменистый (скалистый) грунт сам по себе может представлять надежное основание для строительства дома, потому свайный фундамент на нем возводить нет никакого смысла;
  • На песчаных грунтах (также как и на «хрящеватых» — смеси песка, гравия, глины) также нет особой необходимости в установке свай — на них лучше всего устраивать мелкозаглубленные ленточные фундаменты, естественно, ниже глубины промерзания;

Для глинистых грунтов, обладающими диаметрально противоположными характеристиками (пучинистостью, пластичностью) свайные фундаменты — идеальное и, зачастую, единственно верное решение.

  • На суглинках и супесях, равномерно сложенных, вполне можно построить дом и на ленточном фундаменте;
  • Торфяники позволяют возводить лишь легкие строения на плитном основании. Посмотрите видео, как не ошибиться с типом фундамента.

Расчёт ростверка

Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.

Довольно сложные подсчёты  застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только  небольших индивидуальных строений:

    Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см  для монолитного исполненияПо ширине ростверк не может быть меньше толщины должна быть не меньше 30 см для должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.
Расчёт ростверка

Невозможно переоценить важность фундаментав любом строительстве.

Именно это основание принимает на себя нагрузку всей постройки. Даже малейшая ошибка приводит к плачевному результату: трещины или полное разрушение всего здания. Для точной оценки будущей нагрузки предлагаем вашему вниманию специальный иллюстрированный калькулятор.

Читайте также:  Как правильно сделать плитный фундамент своими руками

Как рассчитать нагрузку на фундамент

Откуда берется нагрузка

Источником упомянутых нагрузок является:

  • Вес самого здания (стройматериалы и крепеж).
  • Эксплуатационная масса (вес содержимого строения: мебели, жильцов, отделочных материалов коммуникаций и так далее).
  • Природные силы, действующие на дом время от времени (вес снега, ветровая нагрузка, вес осадков и прочее).

Кроме того, в расчетах следует учесть и второстепенные факторы: сопротивление почвы, силу трения опор о грунт, горизонтальные усилия, провоцируемые смещением слоев и прочее.

Первый параметр, влияющий на величину нагрузок – вес здания – определяется по объему и удельному весу стройматериала, используемого в процессе сооружения жилища. То есть, если один кирпич весит 3,5 килограмма, то 10 000 штук таких изделий «потянет» на 35 тонн. И так далее.

Второй параметр определяется по специальным таблицам, исходя из «полезной» (жилой) площади строения и количества лиц, проживающих в доме.

Третий параметр определяется по климатическим условиям и габаритам кровли и стен строения. Исходные данные, в данном случае, берутся из других таблиц, связывающих снеговую и ветровую нагрузку с квадратными метрами площади кровли и стен.

Как считают?

Расчет свайных фундаментов по СНиП и СП предполагает два подхода к процессу вычислений:

  • Суммирование существующих нагрузок и определение итогов совместного воздействия и горизонтальных и вертикальных сил на планируемую конструкцию основания.
  • Определение максимальных (предельно допустимых) нагрузок, которые способна выдержать уже существующая конструкция фундамента. Причем нагрузки определяются отдельно по вертикали и горизонтали.

Первый подход годится для индивидуального проектирования, основанного на актуальных характеристиках конкретного места и конкретного дома. В этом случае нужно вычислить все нагрузки и по ним определить параметры основания, подгоняя жесткость под условия эксплуатации.

Второй подход практикуется при адаптации типового проекта под конкретные характеристики участка. В этом случае по допустимой жесткости основания определяют условия эксплуатации строения (предельно допустимые нагрузки).

С чего начать?

В самом начале нужно изучить характеристики самого строения и опорного грунта (участка почвы под подошвой основания).

И  в первую очередь проектанта должны интересовать следующие характеристики:

Тип почвы – от этой характеристики зависит несущая способность грунта. Данный параметр определяется в процессе инженерно-геологических изысканий, путем бурения контрольной скважины и выемки породы с заданной глубины.

Усадка почвы  —  эта характеристика говорит о склонности грунта к изменению объема при высыхании. Причем в процессе усадки в грунте накапливаются достаточно значительные напряжения, что приводит к повышению нагрузки на фундамент. Усадка зависит от процентного содержания в почве глинистых частиц и влажности грунта. Усадка почвы определяется в процессе испытания контрольной и натурной свай, погружаемых в грунт строительной площадки.

Зная допустимые вертикальные нагрузки и предполагая величину горизонтальных нагрузок, проектант может определить количество опор, расстояние между сваями в свайном фундаменте, их габариты и конструкционный материал, применяемый при изготовлении опорных столбов.

Как правильно рассчитать расстояние

Существует много разных методик расчета винтовых свай. Большинство из них некорректно и не дают никакого полезного результата. Грамотный расчет можно сделать, руководствуясь СП 50-102-2003, где изложены все необходимые формулы и методики.

Проблема в том, что простых способов не существует, придется производить достаточно сложные вычисления с высокой вероятностью ошибки. Поэтому необходимо обращаться к специалистам или, как минимум, использовать онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные значения буквально за пару минут и совершенно бесплатно.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Браться самостоятельно за расчет фундамента, не имея соответствующей подготовки и опыта, настоятельно не рекомендуется из-за высокой вероятности ошибок и неправильного употребления различных специальных значений.

Если все-таки необходимо рассчитать шаг опор, следует сначала начертить план свайного поля (или использовать план первого этажа). Сначала сваи расставляют по всем углам и точкам примыкания стен.

После этого по линиям размещения нагрузки (несущих стен) распределяют сваи, исходя из их количества.

Иногда, при равномерном распределении веса по всем опорам, поступают просто — вычисляют общую длину несущих стен и делят ее на расчетное количество свай.

Вес дома — 300 т. Номинальная нагрузка на сваю — 5 т (ВС-108).

300 : 5 = 60 шт.

Общая длина опорных линий — 40 м.

60 : 40 = 1,5 м.

Существует много разных методик расчета винтовых свай. Большинство из них некорректно и не дают никакого полезного результата. Грамотный расчет можно сделать, руководствуясь СП , где изложены все необходимые формулы и методики.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

300 : 5 = 60 шт.

60 : 40 = 1,5 м.