Расчет количества винтовых свай — особенности метода

Винтовой фундамент — надежное и недорогое основание, широко востребованное в малоэтажном строительстве. На таком фундаменте можно возводить дома высотой в 1-2 этажа из дерева, пенобетона либо каркасных панелей. Он обладает повышенной устойчивостью в низкоплотных и пучинистых грунтах, в которых финансового не выгодно обустраивать стандартные ленточные фундаменты.

В данной статье представлены особенности расчета винтовых оснований. Мы рассмотрим расчет осадки свайного фундамента, грузонесущей способности опор, их количества и приведем пример составления схемы свайного поля.

Читайте также: как утеплить свайно-винтовой фундамент своими руками?

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

Читайте также: для чего нужен оголовок винтовой сваи и как он устроен?

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

к оглавлению ↑

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Читайте также: процесс монтажа и преимущества использования винтовых свай для заборов.

к оглавлению ↑

Расчет винтового фундамента своими руками

Расчет винтового фундамента сводится к определению типоразмера, количества свай и составления схемы их размещения в фундаменте. Чтобы рассчитать данные параметры своими руками нужно определить нагрузки на фундамент и грузонесущие характеристики одиночной сваи, на которые влияет сопротивление грунта и опорная площадь конструкции.

к оглавлению ↑

Определение нагрузок на фундамент

Первоначально необходимо рассчитать совокупные нагрузки на фундамент, состоящие из массы здания, давления снегового покрова и эксплуатационных нагрузок.

Расчет массы дома ведется посредством умножения площади его конструктивных элементов на вес материалов, из которых они изготовлены.

Приводим пример удельного веса разных частей здания (кг/м2):

1. Кровля: листовая сталь (20-30), асбоцементный шифер (40-50), гончарная черепица (60-80).
2. Перекрытия: чердачное из деревянных балок с утеплителем плотностью 200 кг/кубометр (70-100) либо 500 кг/м3 (160-200), цокольное из деревянных балок с теплоизоляцией плотностью 200 кг/м3 (120-150) либо 500 кг/м3 (250-300).
3. Стены: каркасные с теплоизоляцией толщиной 150 мм. (30-50), из бревна или бруса (80-100).

Далее нужно рассчитать и добавить к массе здания давление от снеговых нагрузок — удельный вес снегового покрова в вашем регионе на м² (информация приведена в СНиП №23-01-99) умножается на площадь кровли дома.

Аналогично добавляем эксплуатационные нагрузки (мебель, оборудование, облицовка стен), определив их умножив площадь перекрытий дома на 210 кг (для цокольного и междуэтажного) и 100 кг (для перекрытия чердака).

Полученные нагрузки суммируем, умножаем на 1.2 (коэфф. надежности) и получаем совокупные нагрузки на винтовой фундамент дома.

к оглавлению ↑

Расчет несущей способности свай

Расчет несущей способности сваи всегда выполняется по грунту, тут необходимо знать тип и сопротивление почвы на вашем участке, данные о которых можно получить проведя геодезические изыскания (стоимость услуги 20-30 тыс. рублей).

Имея все исходные данные, расчет сваи можно выполнить по нижеприведенной формуле.

На практике выполнить такой расчет сваи под силу лишь профессиональным проектировщикам, поэтому мы предлагаем вам воспользоваться таблицей усредненной несущей способности стандартной для малоэтажного строительства винтовой сваи 89 мм. в разных типах почвы:

Чтобы определить пластичность почвы вам нужно сделать посредством ручного бура по периметру участка несколько пробных скважин на глубину 2-3 метров, оставить их на ночь и на следующее утро визуально оценить уровень грунтовых вод . Если поверхностные почвы сухие — грунт полутвердый либо тугопластичный, если УГВ высокий и почва влажная — грунт мягкопластичный.

к оглавлению ↑

Определение длины и количества опор в фундаменте

Расчет количества винтовых свай своими руками выполняется посредством деления совокупных нагрузок от дома на грузонесущую способность одной опоры, которые мы определили на предыдущих стадиях проектирования.

В качестве примера приводим последовательность расчета свай под дом из бруса площадью 7*8 м и высотой 3.5 м, возводимого на мягкопластичном суглинке, сопротивление которого составляет 3.5 кг/см².

1. Высчитываем площадь и вес кровли из шифера (50 кг/м²): 7*8 = 48 м2; 48*50 = 2.4 т.
2. Вес стен (брус — 100 кг/м²), с учетом внутренних: (7+7+8+8+7+4)*3.5 = 143.5 м²; 143.5*100 = 14.35 т.
3. Чердачное перекрытие (70 кг/м²) — 70*48 = 3,36 т, цокольное (100 кг/м²) — 48*100 = 4.8 т.
4. Снеговая нагрузка на кровлю (110 кг/м2): 48*110 = 5.28 т.
5. Эксплуатационная нагрузка: чердачное перекрытие — 48*100 = 4.8 т, цокольное — 48*215 = 10,32 т.
6. Суммируем и умножаем на коэфф. надежности: (2.4+14.35+3.36+4.8+5.28+4.8+10.32)*1.2 = 55 тонн.
7. Учитывая несущую способность сваи в 4.2 тонны определяем количество опор: 55/4,2 = 13 винтовых свай.

После того как расчет сваи выполнен и их количество определено, осталось подобрать длину опор. Сваи должны углубляться нижним концом в пласт грунта, находящийся на 20-30 см ниже границы промерзания в вашем регионе. Таким образом сваи будут защищены от выдергивания под воздействием выталкивающих нагрузок пучинистой почвы.

Глубина промерзания грунта по регионам приведена в СНиП   №23.01.99 «Климатология строительства».

При возведении дома в условиях низкоплотных поверхностных слоев грунта — илистой почвы, торфяников и плывунов, нужно использовать более длинные сваи (от 3 до 5 метров), которые вскрывают пласт неустойчивого грунта и опираются нижним концом на твердую, несжимаемую почву.

Также вы можете прочесть, где выгоднее купить винтовые сваи и сопутствующие товары в Новосибирске и Твери.

Определить конкретную длину тут поможет пробное завинчивание — если по мере углубления свая встретила сопротивление твердой почвы, делающее ее дальнейшее вкручивание невозможным, значит опора достигла несущего пласта грунта.

к оглавлению ↑

Размещение винтовых опор в фундаменте (видео)

к оглавлению ↑

Составление схемы свайного поля

Расчет свайного поля заключается в распределении проектного количества опор по периметру здания. Первоначально нужно установить по опоре в углах дома и в местах пересечения его внутренних и внешних стен — это обязательное условие. Далее оставшееся количество опор с одинаковым шагом разносится по контурам здания.

Нормативное расстояние между сваями зависит от типа дома:

• строения из бруса, бревна либо каркасных панелей — 3 м;
• здания из газобетона, пенобетона и шлакоблока — 2м;
• дома из кирпича — 2 м.

Для соблюдения проектного расстояния между опорами можно добавить несколько свай сверх полученного в расчете числа — запас надежности никогда не помешает.