Как рассчитать количество свай для фундамента

Если вы хотите отстроить хорошее качественное основание для вашего дома, то вам стоит остановить свой выбор на свайно – ростверковом фундаменте, который не зря пользуется широкой популярностью у большинства частных застройщиков. Такой фундамент можно возвести в очень короткий срок на любом ландшафте, не зависимо от его структуры.

Расчет свайно-винтового фундамента: общие сведения

Согласно типовым рекомендациям, указанным в соответствующих СП и СНИП, расчет оснований выполняется следующим образом:

  • В самом начале, на основе инженерно-геологических изысканий, определяют параметры опорного грунта (несущую способность, состав, плотность, физические и химические свойства). Эти данные будут использованы в последующих расчетах. И от их точности зависит процесс оптимизации сметы строительства.
  • На следующем этапе выполняется сбор нагрузок – аккумулирование всех сил и моментов, нагружающих основание. Причем в качестве источников нагрузки рассматривают как статические (вес строения и прочее), так и динамические (снеговую нагрузку и так далее) усилия.
  • Далее наступает этап предварительного проектирования, в процессе которого формируется «черновая» конструкция фундамента.
  • Все параметры, вычисленные на этапе «чернового» проектирования нуждаются в проверке. Поэтому на следующем этапе предварительную конструкцию «прогоняют» сквозь специальные программы, моделирующие процесс взаимодействия основания с грунтом и строением. В итоге получается оптимизированная под конкретные условия конструкция.
  • В финале, на основе окончательных расчетов выполняются чертежи, и составляется прочая проектная документация.

Этапы проектирования свайно-винтовых оснований

С учетом вышеуказанных рекомендаций расчет основания на винтовых сваях предполагает следующие действия:

  • Па первом этапе определяется состав почвы. Для этого на участке бурят несколько скважин, заглубленных на 12 метров (максимальная длина одинарной сваи). Извлеченный из скважин грунт исследуется в лаборатории, где определяют его несущую способность, влажность, глубину промерзания и прочие характеристики. Кроме того, на особо сложных участках кроме исследования грунта выполняют еще и статические испытания натурных и контрольных свай, нагружаемых до отказа опоры.
  • На следующем этапе выполняют сбор нагрузок, вычисляя вертикальные и горизонтальные усилия, влияющие на опоры и ростверк.
  • Следующий этап —  расчет винтовых свай для фундамента – предполагает вычисления, проводимые на основе информации о нагрузках, несущей способности основания и прочностных характеристиках конструкционного материала опор. В результате этих вычислений определяют габариты опор, высоту цоколя, количество свай и форму свайного поля.
  • В финале, по полученным данным выполняют расчет стоимости фундамента на винтовых сваях, проводимый на основе усредненной стоимости строительных материалов и работ, проводимых в процессе сборки фундамента.

Но хватит теории. Давайте перейдем к практике и проведем черновой расчет свайного основания для дома из бруса с габаритами 6 на 4 метра, разделенного одной межкомнатной перегородкой.

Расчет количества свай

Как же определить, сколько нужно опор для качественного основания? Расчет их количества, необходимого для того, чтобы возвести качественный фундамент, состоит из трех этапов.

На первом этапе нужно определить общую нагрузку. Она включает в себя несколько факторов:

Схема винтовой сваи.

  1. Вес будущего сооружения, включая внутренние стены, межэтажные перекрытия, мебель и предметы интерьера, крышу и фасадную отделку.
  2. Расчетная полезная нагрузка, которая создается при эксплуатации дома людьми. Она рассчитывается исходя из п. СНиП * «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ». Согласно СНиП, полезная нагрузка на частный дом составляет 150 кг/м2, а для офисных сооружений – 200 кг/м2.
  3. Снеговая нагрузка на дом, которая составляет давление массы снега на крышу и фундамент при сезонном скоплении. Расчет снеговой нагрузки описан в п. 5.2 СНиП * «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ». К примеру, для третьего снегового района России расчетное давление снега составляет 180 кг на каждый м2 поверхности крыши;.
  4. Общая нагрузка от перечисленных факторов суммируется и перемножается на коэффициент 1,1-1,2, чтобы получить значение нагрузки для расчета количества опор под частный дом.
Читайте также:  Как вязать пластиковую арматуру для фундамента?

Схемы свайных фундаментов из различных материалов.

Вторым этапом расчета является определение несущей способности грунтов, расположенных на участке строительства. Эта характеристика определяет предельную нагрузку на каждую сваю фундамента. Она зависит не только от самого грунта, но и от особенностей климата. При преобладании холодных температур глубина промерзания почвы намного больше, чем в регионах с теплым климатом.

Несущую способность грунта можно определить двумя способами:

  1. На основе геологических изысканий. Правила проведения геологических исследований и расчет грузонесущей способности грунта приведены в п. СНиП «Свайные фундаменты».
  2. При невозможности провести геологические изыскания в расчетах нужно использовать минимальную расчетную нагрузку на каждую сваю. Она определена для большинства типов грунтов и зависит также от типоразмера используемых опор.

Усредненные нагрузки на винтовые сваи представлены в таблице:

Типоразмер сваи Глубина залегания винта [мм] Расчетная минимальная нагрузкана 1 сваю [кг]
ВСК 76х200х2500 1700 1000
ВСК 89х250х2500 1700 2000
ВСК 108х300х2500 1700 2500

Учитывая все перечисленные факторы, на последнем этапе рассчитывается, сколько опор надо для возведения качественного основания.

Подводим итоги

Свайный фундамент имеет определенные технические ограничения. В доме невозможно обустроить подвал. А при возведении сооружения из штучных стройматериалов не обойтись без мощного ростверка. Кроме того, самостоятельная установка свай возможна только для небольших построек.

Тем не менее, устройство свайных фундаментов показывает и немало преимуществ на этапах нулевых циклов. Ведь их отличает доступная стоимость, быстрый монтаж, возможность проведения работ в зимнее время, строительства дома на грунтах со слабой несущей способностью.

Как рассчитать несущую способность свай

В расчете фундамента под дом важную роль играет правильное вычисление несущей способности свай. На строительной площадке обычно используют буронабивные сваи, так как их можно сделать прямо на месте, в то время как фабричные могут оказаться экономически не выгодными, из – за необходимости их транспортировки.

Число свай и их сечений определяется не только исходя из общей массы здания, но и зависит от несущей способности каждой сваи в отдельности, которая рассчитывается по следующей формуле:

Как рассчитать несущую способность свай

P = 0,7 * Rн*F + 0,8 * U * fin * li, где:

  • 0,7− коэффициент, зависящий от типа грунта;
  • Rн− сопротивление грунта под нижним концом конструкции «справочные материалы»;
  • F − площадь опирания, м2 ;
  • 0,8− коэффициент условий работы
  • U – периметр «м»;
  • fin – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности несущим элементам, т/м2 «табличная величина»;
  • li — высота слоя грунта в зоне соприкосновения с фундаментом «м»

Укрепление свайного основания из винтовых свай в существующих строениях

Дом на сваях Чтобы предотвратить разрушение здания, построенного на винтовых сваях, допускается проводить усиление фундамента в эксплуатируемом здании. Для выполнения работ требуется разобрать наружную облицовку цоколя. Строение поднимается над фундаментом на домкратах, после чего выполняют пояс усиления из труб или швеллера в зависимости от толщины стен дома, этажности и массы здания в целом.

Укрепление свайного основания из винтовых свай в существующих строениях

По окончании сварочных работ требуется обработать металлические детали антикоррозийными составами и выставить здание на усиленном основании. Укрепление фундаментов – гарантия долгой эксплуатации строения без преждевременных разрушений.

Часто встречающиеся ошибки при проектировании свайного фундамента

Пристройки имеют меньшую нагрузку, поэтому рассчитываются по-другому

Распространенная ошибка – проведение общего расчета для жилища и связанных с ним построек (сараев, веранд и т.п.). Так делать нельзя, поскольку у этих легких помещений совершенно другой уровень нагрузок. Для них проект составляют отдельно. То же самое относится к массивным внутренним объектам – чугунным котлам, печкам. В этом случае также подготавливается отдельный проект и выполняется дополнительное укрепление участка.

Также нельзя вывинчивать свайный элемент обратно. Иногда с помощью такой манипуляции пытаются отрегулировать высоту. Действие вредно тем, что почва при этом разрыхляется, несущая способность понижается и возникает опасность оседания опоры.

Часто встречающиеся ошибки при проектировании свайного фундамента

При гибочных работах на ростверке нельзя нагревать арматуру. Для соединения элементов друг с другом используют оправки, трубогибы и подобный инвентарь. Углы армируются по специально подготовленным схемам. Нельзя пренебрегать защитной прослойкой и допускать соприкосновения арматурных компонентов с опалубкой.

Сваи должны стоять строго вертикально. Если в процессе заглубления она хоть немного отклонилась, уперевшись в жесткую породу, закручивать ее дальше нельзя. Это приводит к потере опорных свойств. В месте установки не нужно заранее копать яму. Чтобы свая сохраняла функциональные характеристики, ее нужно именно ввинчивать в почву. Опасно монтировать опору недостаточно глубоко. Также к распространенным оплошностям относятся пренебрежение антикоррозионной обработкой и геологическим анализом грунта.

Перед монтажными работами нужно правильно рассчитать общую нагрузку на фундамент. Оплошности при проектировании и монтаже приводят к необходимости ремонта, обходящегося дороже, чем корректная установка фундамента.

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.

Основные показатели для расчета

Для буронабивных свай количество, размеры, расстояние между ними в свету выбирают исходя из следующих условий:

  • Свойства грунта;
  • Общий вес конструкции, включая сами опоры;
  • Наличия в проекте цокольных, подвальных помещений;
  • Прогноз изменения условий эксплуатации (возможность подтопления, подработки, техногенного и вибрационного воздействия соседних объектов);
  • Климатическая зона (плюсовых температур или глубокого промерзания).

Стандарты заглубления буронабивных свай

По результатам исследований показатели для почв и пород, климатического районирования берутся из таблиц. Удельный вес строительных материалов, для определения суммарного показателя, указан в справочниках.

При совпадении типовых показателей можно воспользоваться сводными таблицами. По сопротивлению почвы и диаметру столба определяется величина несущей способности одной опоры. Расчетная величина часто оказывается ниже фактической, полученной в результате испытаний. Это объясняется применением осредненных табличных значений величин.

При глубине до 3 м рекомендуется выбирать сечение бетонного стержня диаметром от 30 см (,СП ;СНиП ; , Международного строительного кода IBC -2009).Подошва колонны выступает на 100 мм. Пример: для 300-мм столба подошва – Ø 500 мм.

Выполнение расчетов – это один из важных этапов, от которого зависит прочность и надежность будущей конструкции. Однако, несмотря на такую ответственность, рассчитать шаг между опорами свайно-винтового фундамента может каждый, принимая за основу советы и рекомендации опытных мастеров.

Выполняя расчеты расстояния между сваями, следует учитывать несколько факторов.

Форма основания

Чтобы равномерно распределить нагрузку строения на опоры, необходимо правильно расположить их на участке. Сваи в обязательном порядке должны быть в следующих местах:

  • Под каждым углом.
  • На пересечении несущих стен и перегородок внутри строения.
  • У входной части.
  • Под печной конструкцией или камином.

Для определения нагрузки на свайно-винтовое основание необходимо знать следующие показатели:

  • Тип и масса строительных материалов, которые будут использоваться для возведения стен.
  • Вес перекрытий, включая пол и потолок.
  • Характеристики материалов, из которых планируется строительство каркаса кровли, а также кровельного материала.
  • Количество людей, которые будут проживать в доме, и меблировка помещения.
  • Примерная нагрузка от снежного покрова на кровлю, определяющаяся по климатическим условиям региона.

Определение нагрузки на фундамент

Помимо этого нужно учитывать длину балок ростверка, очень важно, чтобы балка обоими концами опиралась на оголовок сваи. Этот вопрос особенно актуален при строительстве каркасных или брусовых домов на свайно-винтовом фундаменте. Ранее мы писали как построить каркасный дом на винтовых сваях.

Существуют различные схемы размещения свай:

  • Одиночные.
  • Свайный куст.
  • Свайное поле.
  • Свайная лента.

Выбор схемы определяется конфигурацией постройки и порядком распределения нагрузок. Отдельные сваи используются для создания точечных опор под столбы или иные элементы минимальной площади.

Свайные кусты используются при высоких нагрузках не единицу, что бывает при строительстве многоэтажных зданий, крупных ангаров и т.п. Свайное поле применяют для тяжелых построек с равномерным распределением нагрузки по всей площади основания.

Установка опор производится либо продольно-поперечными рядами, либо в шахматном порядке. Ленты необходимы при создании сооружений, имеющих протяженную структуру при малой ширине (набережные, подпорные стенки, ограждения и т.п.).

Необходимо учитывать, что расчетная конфигурация свайного поля не всегда полностью соответствует требованиям СНиП. Нередко возникают ситуации, когда количество опор не соответствует величине нагрузки из-за особенностей размещения.

В таких случаях необходимо увеличить количество свай или несколько скорректировать конфигурацию свайного поля с учетом специфики нагрузок.

Диаметр опор

Выпускаются винтовые сваи диаметром:

57 мм, используются для постройки ограждений из металлической сетки;76 мм, подойдут для устройства основания бетонных заборов, легких хозяйственных построек, небольших деревянных домиков.

Диаметр опор

Выдерживает нагрузку менее трех мм, применяются только для построек в один этаж, дачных домов, флигелей, построек хозяйственного назначения. Одна опора выдерживает 3-5 мм, достаточно для строительства двухэтажных домостроений из легких материалов (пеноблоков, газоблоков, деревянного бруса), каркасных построек. Одна свая выдерживает нагрузку от пяти до семи тонн.

Для строительства оснований многоэтажных зданий винтовые сваи не подходят.

Винтовые сваи: качества, особенности, тонкости монтажа

Винтовые сваи представляют собой стальные трубы с острыми наконечниками и лопастями в нижней части. Опоры бесшовные, поэтому они не особо уязвимы для коррозии. Вся эта атрибутика упрощает их заглубление в землю, к тому же коэффициенты сопротивления свай выдергиванию и сдавливанию значительно увеличиваются.

Всем известно, что классические опоры следует заливать бетоном, а винты в этом не нуждаются – это существенно сокращает стоимость основания.

Испытание свай нагрузкой:

Толщина стенки опоры зачастую составляет от 4 мм до 7 мм. В ассортименте строительных магазинов можно отыскать опоры самой разной длины. Минимальная длина элемента достигает 1 м.

Существует два вида монтажа опор, каждый из которых обусловлен габаритами свай и размерами будущего здания. Винты могут устанавливаться:

  • Без привлечения специальной техники (вручную);
  • С помощью гидравлического оборудования.

Статья по теме: Фундамент плита с ростверком

Вариант устройства базисной конструкции не влияет на несущую мощность свай. Оба варианта возведения фундамента выполняются по принципу вкручивания опор в почву. В особых случаях, для защиты несущей способности винтов, монтаж выполняют по видоизмененной технологии:

  • Если опора монтируется в промерзший грунт или в почву, в составе которой есть пласты твердокаменных пород, выполняется бурение лидерного отверстия. Далее сваю вкручивают в подготовленную скважину;
  • Опоры, заглубляемые в заводненные грунты, предварительно обрабатываются, а их внутреннее пространство заливается бетонной смесью. Это защищает сваи от коррозии с внутренней стороны, добавляя им единицы несущей мощности;
  • Для повышения несущей силы опоры, длина которой превышает 2 м, выполняется ее вспомогательное армирование.