Как рассчитать количество винтовых свай для фундамента

Опубликовано в Строительство

Подробный обзор

Какой диаметр свай выбрать?

В зависимости от назначения винтовые сваи бывают различного диаметра. Чтобы правильно его подобрать, вы должны точно знать назначение будущего сооружения и возможные нагрузки на основание. В зависимости от этого сваи подразделяются на:

  • винтовые сваи, используемые для лёгких оград из сетки, их  диаметр 5,7 см;
  • сваи диаметром 7,6 см подходят для возведения лёгких сооружений (бытовки, навесы, хозяйственные сооружения, уборные и т.п.) и для монтажа заборов из дерева или профнастила, свая может выдержать нагрузки до 3 т;
  • винтовые сваи диаметром 8,9 см с несущей возможностью в 3-5 т применяются для установки массивных ограждений с большой высотой, каркасных коттеджей низкой этажности и всевозможных достроек к ним;
  • винтовая свая диаметром 10,8 см с несущей возможностью в 5-7 т подходят для сооружения двухэтажных построек каркасного типа и для домов из нетяжёлого камня, древесины.

Винтовые сваи: строение  Расчёт винтовых свай для одноэтажного дома 

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: 1 2 3

Сбор нагрузок на свайный фундамент

Второй фактор расчёта количества свай – вес будущего каркасного дома. Нагрузки зависят от трёх факторов:

  • Вес стройматериалов.
  • Нагрузки, возникающие в ходе эксплуатации дома.
  • Динамические нагрузки (снег, ветер и т.п.).

Вес дома определяется в основном весом всех строительных материалов. Необходимо посчитать всё: стены, крыша, отделочные материалы. Вес стройматериалов определяется на основе проекта дома. По размерам здания приближённо считается, например, объём древесины стен в кубометрах, который затем нужно умножить на удельный вес древесины (килограмм на кубометр), чтобы получить вес в килограммах или тоннах.

Следующая цифра –эксплуатационные нагрузки. Усреднённый вес всех жителей и предметов обстановки (мебель, техника и т.п.), равный 350 килограмм на кв.м, нужно умножить на общую площадь дома. Если эксплуатация дома будет подразумевать повышенную нагрузку (например, тренажёрный зал, бильярдный стол и т.п.), стоит взять эту цифру с запасом.

Динамические нагрузки рассчитываются по справочным формулам. Потенциальный вес снега рассчитывается исходя из площади кровли и усреднённой нагрузки снега, это справочная цифра для каждого региона своя.

Просуммировав все нагрузки, можно определить совокупную нагрузку, которая будет определять минимальную несущую способность всех свай.

Используемые приборы

Рис. 1.1: прибор ОНИКС-ОС используется для произведения измерений на прочность бетона, способом отрыва со скалыванием.

На первом этапе происходит обследование фундамента здания. Вся работа имеет такую последовательность:

  • Специалисты нашей компании изучают проектную документацию на фундамент.
  • Производится анализ грунта на стройплощадке.
  • Осматриваются поверхностные элементы основания.
  • Инструментальное исследование основания.
  • Происходит сбор всех предполагаемых нагрузок на фундамент, например, снег, ветер, масса всего строения и прочее.
  • Отталкиваясь от предполагаемых нагрузок, происходит сопоставление с силой сопротивления грунта.

В конце специалисты определяют несущую способность. Возможно, будет принято решение об усилении существующего фундамента.

Совет эксперта! Выполняя анализ линейного основания, обязательная процедура – вскрытие основания, который контактирует с грунтом. Также по периметру необходимо сделать выемки, которые предоставляют возможность добраться к опорной подошве. Когда речь идет о работе с основанием свайного типа у оголовка и ростверка свай мы удаляем грунт.

Рис. 1.2: прибор Пульсар 2.1 ультразвуковой измеритель, использующийся для определения прочности бетона

Расчет свайно-винтового фундамента

Подробнее как рассчитать число винтовых столбов для фундамента разберем на примерах.

Пример 1.

Для первого примера рассчитаем число основ для двухэтажного дома 6 м. шириной и 12 длинной. Материал – брус. Высота потолков – 2 м. Тип грунта – плотный крупный гравелистый песок.

  1. Вся тяжесть такого материала считается по принципу – кубический метр бруса умножить на один кубический килограмм. В нашем случае – 52 кубических метра бруса умножаем на 800 кг/куб. Груз дома – 41600 кг, учитывая стропильную систему и тяжесть кровли.
  2. ПН составляет 150 кг на 1 квадратный метр помещения. Значит ПН = 6*12*150. ПН = 10800 для одного этажа, или 21600 для двух.
  3. Ветровую и снежную массу рассчитываем следующим образом – 6*12*100 (средний вес снега на 1 квадратный метр) = 7200 кг.
  4. Далее мы должны рассчитать общее давление основы дома на балки. 41600+21600+7200=70400. Затем общий вес стоит умножить на коэффициент надёжности, который равен 1,1. Сумма тяжести– 77440.
  5. После того как мы закончили расчет веса на винтовые опоры для фундамента, можно определить точное количество требуемых нам столбов. Рассчитать количество столбов, можно разделив всю массу дома на 2500 (тяжесть выдерживаемая опорным столпом ВСК 108х300х2500). Таким образом, для нашего двухэтажного дома из бруса 200х200, нам потребуется 31 опора.
Читайте также:  Возведение столбчатого фундамента своими руками для каркасного дома

После того расчет фундамента на опорах с лопастями закончен — устанавливаем их согласно схеме обвязки дома и на расстоянии между сваями не больше 2,5 м.

Пример 2.

Для второго примера попробуем построить другой дом и рассчитать винтовой фундамент. Это будет одноэтажный дом со сторонами 6 и 8 м. Высота потолка 2 м. Грунт тот же – плотный крупный гравелистый песок. Материал – газобетон.

  1. Расчетный вес такого дома будет составлять 143 960 килограммов.
  2. Полезная нагрузка составит 6*8*150 = 7200 килограмм.
  3. Далее нужно рассчитать ветровую и снежную нагрузку. 6*8*100 = 4800 кг.
  4. Сложив все цифры воедино мы получим общую тяжесть нашего дома, а именно – 155 960 килограмм.
  5. Множим на коэффициент надёжности — 1,1 и получаем 171556.
  6. После того как расчет нагрузки на опоры фундамента окончен, нужно подсчитать точное количество требуемых нам опор. Для этого дома мы задействовали столбы типа ВСК 89х250х2500, способные выдерживать до 2-х тонн груза ~ 86. Таким образом нам понадобится 86 столбиков для нашего дома. Расстояние между сваями не больше 2,5.

Пример 3.

В последнем примере мы опять постараемся рассчитать фундамент, какой грузоподъемностью он будет обладать, расстояние между опорами и их точное число. Наш дом будет стоять на плотной сухой глине, и иметь два этажа. Материал внутренней и внешней отделки – каркасная стена с уплотнителем и толщиной в 15 см. Размер дома – 6 на 8 м.

  1. Материалы составят – 56730 кг.
  2. Ветровая и снежная масса – 6000.
  3. ПН – 9000.
  4. Общая масса – 71730 кг. Множим на коэффициент надёжности 1,1 и получаем общую массу – 78 903 кг.
  5. Далее делим это число на 1000 (тип опоры — ВСК 76х200х2500). Для такого дома нам понадобится 79 столпов, но поскольку мы имеем не самый устойчивый грунт данное число стоит умножить на 1,5. Итоговое число опор – 119. Максимальное расстояние между такими сваями 1-1,5.

Наконец хотелось бы сказать, что когда вы выбрали для себя данный тип фундамента, выяснили расстояние между сваями и подсчитали наш чертеж, всё равно обратитесь за перепроверкой и установкой к квалифицированным специалистам.

Расчет свайно-винтовых фундаментов, нагрузка и расчеты

Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?

Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция  — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

 Тип винтовой сваи  Нагрузка на сваю не менее, тн
 СВЛ-57  1
 СВЛ-76  2
 СВЛ-89  2,5
 СВЛ-108  5
 СВЛ-133  8
 СВЛ-159  15
 СВЛ-219  20
 СВЛ-325  30

Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это  винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.

Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.

Расчет свайно-винтовых фундаментов

Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:

  • прочности материала свай и свайных ростверков;
  • несущей способности грунта основания свай;
  • несущей способности оснований свайных фундаментов;
  • если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

  • осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
  • перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

  1. при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
  2. фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
  3. расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
  4. снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
  5. коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
  6. грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
  7. глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
  8. винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
  9. 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
  10. 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.

Пример расчета свайно-винтового фундамента 2-х этажного дома с размером 6х8 метров

Рассмотрим пример расчета фундамента из винтовых свай при строительстве 2-х эт. дома площадью 6000х8000 мм. У него будет сооружаться пологая крыша и 1 внутренняя несущая стена. Ставится этот дом на глинистой почве с несущей способностью в 4,5 кг/см².

Читайте также:  Cтолбчатый фундамент своими руками пошаговая инструкция

Математические расчеты следующие:

  1. площадь кровли дома – 50 м²;
  2. площадь чердака – 50 м²;
  3. площадь для перекрытий 1-го и 2 этажа – 100 м²;
  4. площадь всех внешних стен – 160 м²;
  5. площадь несущей внутренней стены – 50 м²;
  6. периметр фундамента – 34 м.

В результате получаем следующие данные по нагрузкам на фундамент:

  1. при использовании плосского шифера для кровли, ее вес составит 2,5 тонны;
  2. вес чердачного перекрытия – 3,5 тонны;
  3. перекрытий для этажей – 10 тонн;
  4. вес внешних стен – 16 тонн;
  5. вес внутренних стен – 5 тонн;
  6. ростверка + сваи – 3 тн;
  7. полезная нагрузка (мебель, оборудование, примерное количество проживающих) – 26 тонн;
  8. вес снега – 5 тонн (из справочника региона);
  9. итого общий вес всего строения – 71 т.

При получении данных нужно пользоваться специальными справочными данными и нормами, которые зависят от материала, применяемого в строительстве дома.

Теперь почитаем сколько составит расчетная нагрузка, для этого, к общему весу сооружения прибавляем 30%, в результате получаем 92,3 тонны. Шаг винтовых свай под внутренней несущей стеной должен быть на 30% больше, чем для внешних стен.

Согласно всем полученным данным, одна винтовая свая СВЛ-108 с литым наконечником, будет иметь несущую способность в 4,65 тонн, а общее количество свай для фундамента 2-х этажного дома площадью 48м2 составит 20 шт.

Принципы расчета и проектирования свайно-винтового фундамента

Традиционно расчетами винтового фундамента занимаются конструкторские бюро при разработке проектно-технической документации на строительство. Но если вы решили самостоятельно рассчитать СВФ, то для этого нужно использовать СП

К числу основных расчетов относятся:

  • Несущая способность грунтового слоя на глубине расположения спиральных лопастей после вкручивания – этот показатель нужен для расчета несущей способности сваи.
  • Число свай – определяется шаг их установки на прямых участках, в местах состыковки стен, на отдельных участках, где будут располагаться специальные конструкции (камины, печи, лестницы, генераторы и др.).

Рисунок 7. Примерный план сооружения свайно-винтового основания

Идеальный способ определения типа грунта – полноценные геологические изыскания. Однако можно это выполнить и проще – путем пробного вкручивания. Это позволяет определить глубину залегания плотного несущего слоя, состав почвы и уровень грунтовых вод. Но в результате вы получите очень условные данные, поэтому для получения более объективной картины несущей способности грунта применяют поправочный коэффициент 1,6-1,7.

Какое требуется количество винтовых свай для каркасного дома: пример расчета

Каркасные сооружения пользуются все большим спросом в нашей стране, поскольку они достаточно прочные, морозостойкие и долговечные. При этом их быстро возводить и просто обслуживать. В качестве основания для них используются винтовые сваи – такой вариант фундамента имеет массу преимуществ. Более того, подобные опоры способны переносить повышенные нагрузки, а также подходят для грунтов любого типа, за исключением грубого каменистого или валунного типа.

Для того, чтобы можно было говорить об экономии бюджета и времени, необходимо понимать, какое количество винтовых свай для каркасного дома понадобится.

Стоит отметить что трудоемкость процесса минимальная. В некоторых случаях, если речь идет о строительстве небольшого объекта на мягкой почве, на создание каркаса понадобится не более 1 дня. Главное, правильно сделать расчет количества винтовых свай для дома – именно об этом и поговорим в этой статье.

Основание для каркасного дома: пример расчета

Напомним, что каркасные строения в нашей стране принято называть еще канадскими, ведь именно в этой североамериканской стране они наиболее распространены. Помимо своей надежности, они еще отличаются и небольшим весом – в среднем давление на каждый квадратный метр площади под строением составляет около 300 кг.

Для примера проведем расчет количества винтовых свай для каркасного дома с мансардой. За основу возьмем следующие данные:

  • крыша – из металла без фронтонов;
  • все стены – одинаковой высоты;
  • толщина стен – 15 см, имеется утеплитель;
  • внутренние стены – 8 см, без утеплителя;
  • общая высота дома – 3 м;
  • размер дома – 6х6 м (правильной формы).

Почва на участке следующего типа – глинистый слой находится на глубине 3 м от поверхности грунта, перепадов высот на территории, где проводится строительство, нет.

Для создания основания будут использоваться трубы в 108 мм и длинной в 3 м – учитывая тип строения и грунта на участке, опор такого размера будет достаточно.

Теперь, как определить необходимое количество стержней:

  • по одному на каждый угол дома – итого 4;
  • на каждой стене сваи нужно устанавливать на расстоянии не более чем в 3 м – итого получается еще по одной свае на каждую стену, то есть 4;
  • по одной свае добавляем на каждый стык внутренних стен — 4 опоры (цифра может меняться, но в меньшую сторону ее лучше не изменять – если стыков стен меньше, расположите сваи на равном расстоянии друг от друга);
  • две сваи – на мансарду.
Читайте также:  Руководство по самостоятельной заливке фундамента дома

Считаем, что у нас получилось в итоге: 12 стержней на сам дом и еще две – на мансарду. Если вы не планируете возводить мансарду, то вам будет достаточно 12 опор.

Таким же образом, рассчитывайте требуемое количество труб и для домов другой площади.

Приведем примерную таблицу значений для одноэтажных каркасных сооружений правильной формы наиболее популярных габаритов:

Площадь дома, кв.м. Предполагаемое количество труб, шт
36 (6 х 6) 10-12
64 (8 х 16-18
48 (6 х до 16
24 (6 х 4) 9

Основные правила монтажа

Если вы решили сами обустроить основание, рекомендуем ознакомиться с правилами, которых нужно придерживаться, дабы избежать ошибок и гарантировать прочность и надежность объекта.

Правильная разметка

Начинать следует с разметки участка:

  • сперва необходимо отметить углы строения, установив вехи;
  • между вехами натягивается веревка;
  • определяется место установки прочих труб, учитывая расстояние между ними;
  • натягивается веревка между противоположными метками стен и сделайте отметки на пересечении таких меток;
  • по окончании работ по разметке веревки удаляются.

Как правильно погрузить стержень

Для моделей указанного размера (диаметр в 108 мм и длиной до 3 м) достаточно будет трех работников. Двое прокручивают ворот, третий — следит за соблюдением строгой вертикальности погружаемой трубы.

  1. Сперва обычным буром нужно будет подготовить небольшую калибрующую скважину – обычно ее глубина составляет примерно треть от длины сваи, но можно и немного меньше.
  2. После того, как стержень погружен, в оголовок устанавливается ворот, при этом контролирующий с помощью уровня проверяет вертикальность положения трубы.
  3. После того как проверена прямолинейность, можно начинать ввинчивать стержни (см. подробную инструкцию в статье «Закручивание свай»).

Заключение

Мы рассказали, как просто произвести расчет количества необходимых свай для каркасных домов, а также ознакомили вас с определенными особенностями монтажа таких стержней. Теперь вы сможете самостоятельно определить, сколько именно труб вам понадобится.

Перепад между высотами участка

Как говорилось ранее, чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка. Если вы убедились в том, что такой перепад существует и, согласно плотности почвы, подходят сваи длиной 2,5 м, то их необходимо монтировать в самом верхнем ряду.

Те опоры, которые будут фиксироваться в низинах, должны быть длиннее на разницу высоты между точками их установки. Разницу вычисляют при помощи водяного уровня или нивелира с применением отвеса и рулетки. При существенном перепаде высот (более 0,5 м) рекомендуется прибавить 50 см к полученной длине свай для фундамента, так как в самых низких местах может не доставать до 20 см их высоты.

Учет разницы высоты

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Как определяется несущая способность фундаментов

Несущая способность фундамента — показатель, свидетельствующий о нагрузках, которые сможет выдерживать основание дома в конкретных грунтовых условиях.

Определение свойств почвы требует проведения геодезического исследования грунтов на строительной площадке, в процессе которого анализируются следующие характеристики:

  • Тип грунта;
  • Насыщенность почвы влагой и химический состав грунтовых вод;
  • Уровень промерзания грунта;
  • Коэффициент пористости и плотность породы.

Исходя из данных величин, определяемых вследствие лабораторного анализа взятых на участке проб почвы, выявляется сила сопротивления грунта — величина нагрузки, которую сможет выдерживать 1 см 2 почвы.

Существуют нормативные таблицы сопротивления разных видов грунта, однако проведение геодезических изысканий на объекте крайне желательно, поскольку один и тот самый вид почвы, обладающий разной влажностью и плотностью, будет иметь отличающиеся характеристики сопротивления.

Следующим этапом расчет является сбор нагрузок, которые фундамент будет испытывать в процессе эксплуатации. Данные нагрузки состоят из следующих факторов:

  • Масса здания ;
  • Нагрузки от снегового покрова;
  • Нагрузки от давления ветра;
  • Полезные эксплуатационные нагрузки.

Чтобы рассчитать массу здания необходимо определить вес составляющих его конструкции — стен, кровли и перекрытий. Сделать это можно умножив габаритные характеристики здания на удельный вес одного м 2 стройматериалов.

Как определяется несущая способность фундаментов

Атмосферные нагрузки добавляются к рассчитанной массе здания. Нормативные снеговые нагрузки на 1 м 2 горизонтальной плоскости здания указаны в действующих строительных нормативах.

Для определения ветровых нагрузок нормативное давление ветра необходимо умножить на площадь одной стороны здания (высота от нулевого уровня до конька крыши).

Как определяется несущая способность фундаментов

К сумме полученных результатов необходимо добавить полезные нагрузки, величина которых для жилых зданий составляет 100 кг на м 2 половых и междуэтажных перекрытий.