Чтобы избежать ошибок во время строительства и сделать основание более надежным, следует заранее произвести точный расчет свай для фундамента. Это поможет избежать лишних трат и предотвратить разрушение строения.

Способы расчета

Длина и диаметр винтовых свай для фундамента может отличаться. Выбор зависит от технологических требований и нагрузки на основание. При желании можно заказать расчет фундамента в специализированной компании. Профессионалы учитывают несущую способность почвы на участке и все особенности создаваемой конструкции.

Простой расчет количества свай

Количество элементов фундамента зависит от размеров строения и его веса. Расстояния между элементами фундамента могут быть следующими:

• если дом создается из дерева, расстояние между сваями должно составлять не больше 3 м;
• при создании дома из газобетонных блоков расстояние должно быть не более 2 метров;
• если дом установлен в регионе, где наблюдается высокая ветровая нагрузка, расстояние не стоит увеличивать больше 2,5 метра.

1. Сначала необходимо составить схему расположения основания, учитывая расположение стен и тяжелых приборов, которые будут установлены в доме
2. При размещении фундамента сначала стоит устанавливать только те элементы, которые располагаются по углам строения.
3. После этого нужно расположить сваи, которые находятся на стыках несущих стен строения.
4. На следующем этапе происходит установка остальных элементов фундамента под стенами и перегородками. При этом необходимо соблюдать определенное ранее расстояние.
5. Затем происходит заполнение остального пространств под домом.
6. В месте, над которым будет устанавливаться печь или камин, на чертежах необходимо расположить минимум 2 сваи. Их количество зависит от размеров и веса отопительного прибора.
7. При установке крыльца или террасы распределение свай происходит по ранее описанному принципу
8. После этого происходит общий подсчет количества свай, необходимых для определенного дома.

Определение диаметра свай для фундамента

Винтовые сваи, которые используются для создания фундамента жилого дома, могут иметь различный диаметр. Чтобы правильно определить эту характеристику, нужно знать, какой вес будет иметь готовое строение:

1. Для создания легких простых конструкций применяются сваи, диаметр которых равен 57 мм. В пример можно привести заборы из сетки.
2. Хозяйственные постройки сооружаются на основании, созданном из свай диаметром 76 мм. Также такие изделия используются в качестве опор для заборов из дерева или профнастила. Они предназначены для нагрузки, не превышающей 3000 кг.
3. Если же нагрузка составляет более 3, но менее 5 тысяч кг, приобретаются сваи диаметром 89 мм. Они часто применяются для строительства бань, летних кухонь и каркасных домов. Также их используют и при создании щитовых строений.
4. Если же дом создается из пеноблоков, необходимо устанавливать элементы фундамента, имеющие диаметр 108 мм. Они используются и при создании домов из бруса. При этом площадку под строительство дома фундаментируют. Несущая способность подобных свай составляет 7000 кг.

Зная только количество свай для фундамента и их диаметр, не стоит начинать строительство, так как сначала нужно определить их длину.

Факторы, влияющие на выбор длины свай

Надежность создаваемой конструкции напрямую зависит от правильно подобранной длины описываемых элементов. В случае, если сваи будут короткими, дом может просесть после того, как начнет эксплуатироваться. Во время анализа грунта учитываются следующие параметры:

• плотность почвы на участке, где будет создаваться строение;
• перепад высоты между нижней и верхней точками участка.

Анализ грунта перед постройкой дома стоит осуществлять на основании проводимых на участке геологических исследований. Если исследования не проводились, можно самостоятельно определить плотность. Для этого нужно выкопать канаву до 1 метра в месте, где участок располагается ниже. Если на данной глубине будет расположен песок или глинистая масса, стоит выбирать сваи, длина которых составляет 2,5 м. Если же будут обнаружены породы, отличающиеся низкой плотностью, нужно продолжить копать канаву до точки, в которой будет твердый грунт. В таком случае выбирается длина свай, равная длине бура. Также подобные мероприятия проводятся и в случае, если на указанной глубине будут обнаружены грунтовые воды.

Стоит отметить, что на некоторых участках разница высоты является значительной. Если плотность участка подразумевает использование свай длиной 2,5 м, то в верхней точке устанавливаются элементы фундамента 2,5 м, а в нижней - длиннее на разницу высоты между поверхностью грунта. Разница вычисляется при помощи водяного уровня.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Часто при создании жилого дома используются буронабивные сваи. Такие элементы фундамента создаются путем бетонирования скважин. Чтобы определить глубину установки таких элементов конструкции, необходимо знать об особенностях грунта на участке и глубине промерзания.

Сначала следует определить несущую способность основания и предположительный вес готового дома. Расстояние между ними должно быть равно примерно двум метрам. Также стоит помнить и о правильном соединении свай между собой. Для соединения всех элементов создается ростверк. Он необходим в случае, если строение создается из дерева, газобетона и пеноблоков. Стоит помнить, что для создания надежного ростверка необходимо использовать только высококачественный бетон.

Расчет ростверка

Свайное основание может выполняться с ростверком и без него. Часто строение устанавливается на сваи нижней обвязкой. Ростверком называется горизонтальная железобетонная балка, которая необходима для распределения нагрузки между всеми элементами основания. Он может быть как сборным, так и в виде монолитной ленты. Марка бетона, используемая для их изготовления, не должна быть ниже 150.

Перед началом создания ростверка необходимо точно рассчитать его размеры. Чаще всего ширина составляет 40 см, а высота - 30. Чтобы конструкция была достаточно жесткой, она армируется стальными прутьями, диаметр которых составляет от 10 до 12 мм. Они соединяются между собой при помощи вязальной проволоки. Между элементами арматуры должно оставаться не меньше 2,5 см.

Пример расчета для каркасного дома

Чтобы понять, как нужно рассчитывать свайный фундамент для дома, стоит узнать о том, как это происходит на конкретном примере. Если для дома создается металлическая вальмовая кровля, все наружные стены будут одинаковой высоты. Толщина перегородок такого строения будет составлять 80 см, без утеплителя и 150 мм с утеплением. Перекрытия в таком доме деревянные по балкам. Высота этажа составляет 3 метра, а высота помещения - 2,7 м. Размеры дома составляют 6х6 м. Общая длина перегородок такого дома будет составлять 25 метров.

Глинистый грунт на участке, где будет создаваться строение, располагается на глубине около 3 м. Нормативная снеговая нагрузка в регионе, где располагается участок, составляет 180 кг на квадратный метр.

Во время проектирования можно вычислить нагрузку на фундамент:

• наружные стены длиной по 6 метров будут вместе весить около 6500 кг;
• нагрузка от внутренних стен будет составлять 2000 кг;
• перегородки - 2000 кг;
• кровля 4000 кг;
• полезная нагрузка будет составлять около 12000 кг;
• перекрытия - 12000

Таким образом, общая нагрузка будет составлять 47500 кг. Рассчитанный параметр можно разделить на количество опор, которые устанавливаются под дом. Благодаря такому расчету можно определить, выдержит ли определенное количество свай нагрузку.

Перед тем как рассчитать нагрузку на сваи, стоит убедиться в том, что вес вех материалов, которые будут использованы для создания дома, определен правильно. Если нагрузка будет больше, чем смогут выдержать опоры, дом постепенно начнет оседать. Это может привести к появлению перекосов стен и разрушению всей конструкции.

Установка свайно-винтового фундамента требует скрупулезного расчета. Для любого столбчатого фундамента определение места установки опор и расчет их несущей способности принципиально отличается от расчета монолитных фундаментов. В данном случае вес конструкции и прочие нагрузки распределяются не равномерно по всему монолиту, а приходятся на каждую отдельную сваю.

1. Нагрузки на фундамент

Основные нагрузки на фундамент несет вес будущей конструкции. Если строится дом, то для определения общей нагрузки необходимо знать вес

• Обвязки фундамент
• Нижнего перекрытия
• Стен внешних и внутренних
• Верхнего перекрытия и потолка
• Стропильной системы крыши
• Кровельного материала
• Инженерных коммуникаций
• Оконных и дверных блоков
• Отделочных материалов
• Крыльца и веранды, если они находятся на одном фундаменте с домом

Кроме того, на грунт, как конечную опору строения, оказывают нагрузки и сами винтовые сваи – чем больше будет диаметр применяемых труб, тем больше вес.

Все перечисленные параметры являются исходными и неизменными после постройки и ввода дома в эксплуатацию. Эксплуатация дома привносит новые нагрузки на фундамент, в частности

• Вес людей в доме
• Вес оборудования
• Вес мебели и бытовых приборов
• Вес снега на кровле

Очевидно, что эксплуатационные нагрузки будут непостоянными, но учитывать их в расчете нужно по максимуму.

Все указанные нагрузки являются вертикальными. Но кроме них при эксплуатации дома добавляются боковые воздействия:

• Сила ветра, давящая на стены и скат крыши
• Сейсмические нагрузки
• Силы пучинистости грунта зимой
• Конструкционные нагрузки, связанные с изменениями линейных размеров элементов здания (усушка древесины, увлажнение и проч)

Все нагрузки различаются не только по своей силе, но и по месту приложения, а также по времени воздействия. Различают следующие виды нагрузок:

1. Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
2. Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
3. Статические – постоянные во времени
4. Динамические – например, ударная нагрузка порывов ветра или вибрация от работы тяжелого оборудования

В некоторых случаях нагрузки могут совпадать, усиливая общее воздействие на опору, и это тоже должно быть учтено в расчете фундамента.

2. Основные опорные точки

При расчете необходимо иметь представление о том, как действуют те или иные нагрузки – отсюда можно определить положение опорных точек столбчатого фундамента. Для этого рассмотрим конструкцию здания и то, как перераспределяются по ней нагрузки.

Так, вес кровли и снега на нем передается на стропильную систему. Та, в свою очередь установлена на боковые стены и в некоторых случаях на верхнее перекрытие. Перекрытие тоже опирается на боковые и внутренние несущие стены. В некоторых случаях крыша может выступать за периметр основания дома и опираться на отдельные опоры – столбы или колонны – в этом случае часть нагрузок на стены уменьшается, но в устройстве фундамента должны быть предусмотрены дополнительные опорные точки.

Таким образом, очевидно, что вертикальные нагрузки со стороны кровли и крыши в основном направлены на стены здания.

Это означает, что опорные точки фундамента должны быть расположены в первую очередь под стенами. Как правило, опоры ставятся по периметру всего здания и по линиям расположения несущих стен. Сами стены со своим весом и нагрузками, переданными от верхней части здания, давят на обвязку фундамента.

Нижнее перекрытие оказывает давление в первую очередь на боковые опоры, т.е. на балки нижней обвязки фундамента – по периметру и в более сложном по поперечным балкам.

Как упоминалось выше, в здании могут иметься дополнительные элементы, повышающие общий вес дома. Примером может служить массивное котельное оборудование. Несмотря на то, что вес любых предметов, находящихся в помещении, передается более-менее равномерно на нижнее перекрытие, в таких особо нагруженных местах создаются дополнительные локальные нагрузки на сами балки перекрытия, точнее на участки, расположенные непосредственно под местом расположения оборудования.

Очевидно, что они требуются создания отдельных опорных точек.

3. Учет характеристик грунта

Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2 или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются

• Тип грунта
• Степень уплотнения
• Влажность

Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.

Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.

Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.

Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —

скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:

1. Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
2. Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
3. Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
4. Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин

Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:

• Средний песок – 4-5 т/м2
• Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
• Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
• Супесь – 2,5-3 т/м2
• Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Суглинок – 2-3 т/м2
• Глина – 2,5-6 т/м2
• Влажная глина – 1-4 т/м2

Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.

Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.

Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.

4. Определение параметров свай

Для того, чтобы определить параметры свай, устанавливаемых в качестве фундамента, необходимо знать их несущую способность. Расчеты показывают, что допустимая нагрузка на сваю зависит от диаметра трубы, толщины стенки, длины сваи и ширины лопасти.

Теоретически несущая способность сваи рассчитывается по формуле

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Поскольку учет параметров грунта взят не из геологических исследований, а из таблиц, необходимо применить понижающий коэффициент. В большинстве случае он берется равным порядка 1,4-1,7, то есть фундамент рассчитывается с запасом прочности до 70%.

Опытным путем установлены усредненные характеристики различных свай. Так сваи диаметром 108 мм способны выдерживать нагрузку до 5-7 тонн. При диаметре 89 мм – предельная несущая нагрузка – около 3-5 тонн. Самые тонкие сваи диаметром 73 мм способны выдержать до 3 тонн веса.

Выбор длины винтовой сваи зависит в основном от типа грунта, на которую будет опираться лопасть. Так на участках с устойчивым грунтом достаточно длины сваи 2,5 метра. Окончательный выбор должен учитывать запас на перепад высот на участке под строительство.

5. Расчет количества свай

Из предыдущего параграфа видим, что количество свай на тот или иной фундамент можно определить, разделив общий вес дома на несущую способность одной сваи.

Приведем приблизительный расчет количества свай для обычного дома.

Так, вес его будет складываться из веса всего здания, умноженного на коэффициент надежности для того или иного типа конструкций. Он равен при постоянной нагрузке:

1. Для деревянных конструкций – 1,05
2. Металлических конструкций – 1,2
3. Стяжек, изоляции – 1,3
4. Для снеговой нагрузки – 1,4

6. Распределение свай по площади фундамента

Существуют основные правила распределения свай:

1. В обязательном порядке сваи устанавливаются под углы здания. Это самые напряженные точки, так как здесь сходятся нагрузки как минимум от двух стен.
2. При необходимости под каждую стену устанавливается еще одна или несколько свай, в зависимости от длины стен, в том числе и внутренних несущих
3. В участки с повышенной нагрузки сваи также устанавливаются по углам.

Приведем расчет количества свай для дома с мансардой, который оказывает нагрузку на фундамент до 50 тонн с учетом приведенных коэффициентов.

Количество, необходимое для возведения фундамента для такого дома:

• Сваи диаметром 108 мм – 50/6= 8,3 сваи. Реально требуется 9 свай.
• Сваи диаметром 89 мм – 50/4=12,5 свай. С запасом берется 13 свай.

При прямоугольном сечении 6х4,5м и одной несущей стене 6х3 м сваи устанавливаются: 4 по углам, остальные вдоль стен.

Рассмотрим применение сваи 89 мм. По углам здания ставится 4 сваи. Две сваи устанавливаются по концам внутренней несущей стены. Таким образом, остается 13-6=7 свай. Одну целесообразно установить под среднюю точку несущей стены, а остальные распределить по периметру. Если добавить еще две сваи, то на каждую из боковых стен (кроме угловых) будет приходиться по 2 сваи. Тогда шаг их установки оставит 1.5 метра, что вполне соответствует хорошему запасу прочности.

7. Заключение

Расчет фундамента имеет большое значение в закладке основы под строительства, особенно на слабых грунтах и естественных уклонах площадки под постройку дома. Его можно провести самостоятельно, но при строительстве большого дома лучше обратиться к специалистам.

Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях и имеет наработки в расчете фундаментов любой сложности. Мы готовы оказать консультационные услуги, провести контрольное вкручивание и дать компетентные рекомендации по использованию того или иного типа фундамента, а также установить свайно-винтовой фундамент под ключ.

Строительство фундаментного основания на винтовых сваях является популярной инновацией. Ранее, винтовые сваи в основном использовались при строительстве объектов, расположенных на воде или в прибрежных районах. Такой выбор был обусловлен тем, что при возведении такого типа фундаментной опоры не требует проведения бетонных работ, которые очень трудно проводить наг грунтах с высоким содержанием влаги.

Видео — расчет свайного фундамента

Эстафету широкого использования винтовых свай приняли военные инженерные подразделения. Их выбор обуславливался тем, что при использовании винтовых свай существенно сокращалось время проведения строительных работ, что было особенно критично при быстром продвижении войск.

Таким образом, использование винтовых свай при строительстве фундамента дает два основных преимущества:

• возможность возведения фундаментных опор на заболоченных влажных грунтах, почве с большим содержанием влаги или на участках с неровным рельефов.
• Использование винтовых свай существенно сокращает время проведения строительных работ. Кроме того, строительство фундамента на винтовых сваях можно проводить практически в любое время года.

Варианты возведения зданий на винтовых сваях

С использованием винтовых свай можно осуществлять строительство практически любых типов сооружений. В зависимости от тяжести здания и рассчитываемой нагрузки на фундамент подбираются сваи с определенным диаметром. Винтовые сваи небольшого диаметра могут закручиваться в землю с использованием простой мускульной силы. Сваи же большого диаметра должны размещаться в земле с использованием механизированных устройств.

Рассчитываемые параметры винтовых свай

Параметры винтовых свай для строительства фундаментного основания рассчитываются исходя из следующих исходных данных:

После того, как вы вычислите максимальную нагрузку, которую может выдержать грунта на вашем участке и максимальную планируемую нагрузку – вам необходимо будет определить число и диаметр винтовых свай, которые с одной стороны должны не сломаться под нагрузкой веса сооружения, а с другой стороны не провалиться в землю.

Число винтовых свай зависит от объема конечной нагрузки

Пример расчета винтовых свай

При расчете потребного количества и диаметра винтовых свай необходимо учитывать, что опорные сваи-столбы должны в обязательном порядке размещаться под углами строения а также в местах примыкания внутренних стен. Расстояние между опорными винтовыми сваями на прямых участках рассчитывается индивидуально, но не должно составлять более трех метров, иначе жесткости горизонтального силового каркаса не хватит для удержания веса здания.

Рассмотрим пример небольшого здания с размером основания 6 на 6 метров. Дом будет высотой в один этаж и будет изготовлен из дерева. Для такой конструкции достаточно использовать девять винтовых опорных свай. Однако при увеличении веса строительных материалов необходимо увеличивать и частоту расположения опорных винтовых свай.

Таблица — пример расчета свайного фундамента под дом 6 на 6 метра

Таблица — пример расчета свайного пола для двухэтажного дома

Порядок строительства фундаментного основания на винтовых сваях

После производства расчета потребного количества и диаметра винтовых свай и составления проекта – его необходимо перенести на ваш участок местности.

1. Для этого с участка местности, предназначенного для строительства фундамента снимается слой плодородной земли, после чего в угловых реперных точках устанавливаются колышки или рамочные конструкции из дерева. Между ними натягиваются шнуры или плотные лески. Кроме шнуров, натянутых по внутреннему и наружному периметру будущего фундамента, но и по диагоналям разметки. Это делается для того, чтобы внутренние углы будущего фундамента были идеально прямыми.
2. Заготовленные заранее винтовые сваи вкручиваются в обозначенные места. Для свай небольшого диаметра достаточно будет привлечь лишь трех человек. Двое из них будут вращать винтовую сваю-опору за вороток (горизонтальный рычаг, вставленный в отверстие в верхней части винтовой сваи), а один находится непосредственно возле сваи и контролирует вертикальное положение вкручиваемой сваи.
3. После вкручивания всех свай — их верхние части обрезаются по единому горизонтальному уровню. Для выверки точного уровня лучше всего использовать лазерный строительный уровень.
4. Внутрь полой металлической трубы, из которой собственно и состоит винтовая свая заливается бетонный раствор высокой марки прочности.
5. На верхнюю часть обрезанной винтовой сваи-опоры приваривается оголовок – плоская металлическая площадка.
6. Место соединения металлического корпуса сваи и оголовка зачищается от окалины и тщательно грунтуется.
7. На горизонтальные площадки оголовок укладываются горизонтальные силовые балки. Для них могут использоваться стальные конструкции или пропитанный асептическим раствором деревянный брус.

Как правило, перед началом возведения построек на загородном участке проводится изучение залегающих на нем грунтов. Именно в зависимости от грунтов следует выбирать вид фундамента для строительства дома, гаража или бани.

Если вам достался хороший участок на высоком месте с песчаными сухими грунтами, не подверженным пучинистым явлениям, то можно заложить мелкозаглубленный ленточный фундамент. На слабых грунтах можно применять жесткую конструкцию монолитного железобетонного фундамента.

Но, если участок строительства сформирован пучинистыми грунтами, то оптимальным будет выбор фундамента глубокого заложения, опирающегося на основание не подверженное сезонному промерзанию.

В этом случае фундамент может быть как ленточным, так и столбчатым (свайным). Лента используется для массивных капитальных строений и требует гораздо большего количества строительных материалов, что приводит к увеличению затрат на строительство.

Как правило, для малоэтажного индивидуального загородного строительства вполне достаточно столбчатого фундамента. Сегодня существует несколько различных разновидностей столбчатых фундаментов в зависимости от используемых материалов.

В предыдущей публикации мы подробно рассмотрели, как построить фундамент ТИСЭ. Но его строительство невозможно, без предварительного расчета и определения требуемого количества свай, их диаметра и глубины заложения.

Давайте подробно рассмотрим, как самостоятельно рассчитать количество свай для фундамента дома или бани на загородном участке.

Алгоритм расчета фундамента

Основной задачей расчета любого фундамента является определение его высоты, ширины, площади опирания и конструкции в зависимости от веса постройки и грунтов, на которые будет через проектируемый фундамент этот вес передаваться.

Поэтому алгоритм расчета сводится к подсчету:

• веса строения;
• снеговой нагрузки;
• эксплуатационной нагрузки;
• площади опирания фундамента в зависимости от сопротивления грунтов.

Определение веса строения

Имея на руках проект здания, можно узнать его вес. Сложив массу всех используемых в строительстве конструктивных элементов, приведенных в спецификациях к чертежам.

Если вес каких-либо конструкций не указан, его можно определить пользуясь таблицей удельного веса строительных материалов:

Удельный вес строительных материалов
Наименование	Ед.изм.	Кол-во
Бетоны
Железобетон
Бетон на щебне или гравии
Газобетон, пенобетон
Растворы
Цементнопесчаный
Цементнопесчаный с известью
Известковопесчаный
Кирпич
Глиняный обыкновенный
Силикатный
Керамический
Дерево
Хвойные породы (сосна, ель)
Фанера клееная
Плита ДВП
Плита ДСП
Сыпучие материалы
Гравий керамзитовый
Песок строительный

Также для приблизительных подсчетов можно воспользоваться таблицей веса строительных конструкций в зависимости от материала:

Удельный вес строительных конструкций
Наименование	Ед.изм.	Кол-во
Стены
Каркасные стены с эффективным утеплителем и легкой обшивкой
Сруб из бревен или бруса
Из газобетонных блоков Д600
Из шлакоблоков Д1200
Из пустотелого кирпича
Из полнотелого кирпича сплошной кладки
Перекрытия
Деревянные по деревянным балкам
Деревянные по стальным балкам
Металлочерепица или ондулин с уклоном скатов до 27°
Рубероид в 2 слоя при уклоне до 10°
Шифер при уклоне 30°
Черепица керамическая до 45°
Листовое железо

Чтобы подсчитать вес стен, нужно сложить вес материала, из которого они построены (например, вес всех кирпичей) с весом используемых для возведения связующих растворов, а также вес отделки (штукатурка или обшивка сайдингом).

Вес перекрытий складывается из веса балок, плит, утеплителя, полового покрытия и потолочной отделки нижележащего этажа.

Также следует учитывать вес самого фундамента, который в зависимости от раствора составляет:

Объем раствора и арматуры на устройство фундамента определяется в зависимости от глубины заложения, находящейся в зависимости от глубины промерзания:

В понятие эксплуатационной нагрузки включается вся мебель, которая предполагается к установке в комнатах строящегося здания, а также различное оборудование. Но, поскольку, в сравнении с весом строительных материалов здания вес мебели очень мал, то для приблизительных подсчетов им можно пренебречь.

Снеговая нагрузка

Определяется исходя из значений толщины снежного покрова в зимний период по СНиП «Строительная климатология», а также в зависимости от угла скатов кровли.

Карта средних значений веса снегового покрова представлена ниже:

При расчете односкатной кровли применяют коэффициент 1, а при определении нагрузки на двускатную крышу с углом от 26 до 60 градусов – 1,25.

Определение количества свай

Несущая способность свай напрямую зависит от сопротивления грунта и площади опоры самой сваи.

Зная вес сооружения и тип грунтов основания можно определить, сколько свай и какого диаметра требуется для устройства фундамента.

Для приблизительного подсчета можно использовать следующую таблицу:

Тип грунта	Сопротивление грунта, кг/см 2	Несущая способность свай в зависимости от диаметра опоры (мм), тонн
Песок крупный
Песок средний
Песок мелкий
Песок пылеватый

В статье мы расскажем, какие ошибки можно допустить при самостоятельном расчете свайного фундамента для объектов малоэтажного строительства и как этого избежать

Часто встречающиеся ошибки проектирования фундаментов из винтовых свай

Вот те ошибки, которые часто встречаются в свайных проектах фундаментов, разработанных своими силами:

• игнорирование особенностей строения (неумение верно определить, где будут сосредоточены основные нагрузки, а где – второстепенные);
• неумение верно посчитать нагрузки (часто в расчет берется только вес самого строения);
• игнорирование грунтовых условий на участке строительства (степень коррозионной активности, физические характеристики грунтов и т.д.).

Иногда неточности в расчетах возникают из-за неверного учета ландшафта участка (оказывается не соблюдена минимальная высота цоколя и т.п.).

Итог – неверная оценка несущей способности конструкции и степени воздействия среды на фундамент, которые часто приводит к просадке, ускоренному развитию коррозионных и гнилостных процессов.

Мы разработали этот материал, чтобы Вы могли самостоятельно определить типоразмер и количество винтовых свай для будущего фундамента. Приведенный расчет с одной стороны условный, так как в нем используются усредненные показатели, которые могут меняться в зависимости от типа строения и региона строительства. С другой стороны – универсальный, так как основан на наиболее типовых решениях и данных. Но главное, он позволяет разобраться в самой схеме расчетов и понять, что обязательно нужно учесть на этом этапе.

Материал ориентирован на сферу индивидуального жилищного строительства и не учитывает особенности проектирования сложных объектов.

Сбор нагрузок

В первую очередь для расчета фундамента необходимо выполнить сбор всех нагрузок, которые будут воздействовать на него. Они бывают постоянные P d и временные (длительные P l , кратковременные P t , особые P s).

Постоянные P d – вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

Длительные P l – вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

Кратковременные P t – воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

Особые P s – сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Обратите внимание, что в этом расчете будут учтены только те виды воздействий, которые имеют принципиальное значение при расчете фундамента из винтовых свай.

Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Для расчета веса строения достаточно знать удельный вес материалов, которые будут использованы при его строительстве и их предполагаемые объемы. Это не требует каких-то специальных знаний и навыков. Можно попробовать запросить нужные данные у поставщика стройматериалов.

Мы при выполнении расчетов будем использовать справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома (стен, перекрытий, кровли), приведенные в таблице 1.

Удельный вес 1 м 2 стены
Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем
Стены из бревен и бруса	70-100 кг/м 2
Кирпичные стены толщиной 150 мм		200-270 кг/м 2
Железобетон толщиной 150 мм		300-350 кг/м 2
Удельный вес 1 м 2 перекрытий
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3		70-100 кг/м 2
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3		150-200 кг/м 2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3		100-150 кг/м 2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3		200-300 кг/м 2
Железобетонное
Удельный вес 1 м 2 кровли
Кровля из листовой стали
Рубероидное покрытие
Кровля из шифера
Кровля из гончарное черепицы

Таблица 1. Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

При самостоятельном выполнении расчетов стоит учитывать, что согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки следует определять, как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γ f) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 2. Таб. 7.1 СП 20.13330.2011

Выполним необходимые расчеты на примере каркасно-щитового дома 6х9 с мансардой.

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h =4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70кг/м 2 = 14 805кг=14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/ м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен: S крыши х удельный вес 1 м 2

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680кг=3,7 т.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Таким образом, нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

Кратковременные нагрузки. Нагрузки на перекрытия и климатические нагрузки

От людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия

Нельзя забывать и про воздействия на перекрытия, то есть вес людей, животных, мебели, оборудования. Так как точно определить значение этого показателя на этапе проектирования и строительства невозможно, к весу конструкции перекрытия добавляется нормативное значение равномерно распределенной нагрузки – Рt (Таблица 8.3 СП 20.13330.2011), действующей на 1 м 2 .

Для жилых зданий она равна 1,5 кПа (150 кг/м 2 ). При расчете получаем:

S перекрытия х150 кг/м 2 х количество перекрытий

Нагрузки от людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия = 54 м 2 х 150 кг/м 2 х 2 = 16 200 кг =16,2 т.

Снеговая

Для расчета климатических нагрузок (ветровые, снеговые и т.д.), действующих на фундамент, в соответствии с п.10 СП 20.13330.2011 необходимо учитывать снеговой район (вес снегового покрова на 1 м 2) и конструктив покрытия здания (чем больше его уклон, тем меньше воздействие).

Учет района строительства при расчете снеговой нагрузки имеет принципиальное значение, так как, например, вес снегового покрова сильно отличается для разных регионов. Для центральной части Российской Федерации он составляет 180 кгс/м 2 (где кгс – килограмм-сила, равный силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения ), для значительной части Поволжья – 320 кгс/м 2 , а для отдельных районов Сибири – уже 400 кгс/м 2 , что отразится на результатах расчетов.

Рис 1. Карта снеговых районов Российской Федерации

S крыши х Расчетный вес снегового покрова х коэффициент уклона покрытия (принимаем равным 0,7 – для наиболее типовых покрытий с уклоном от 30° до 45°)

Для Центральной России получаем:

92 м 2 х 0,18 т/м 2 х 0,7 = 11,6 т

Для районов Поволжья:

92 м 2 х 0,32 т/м 2 х 0,7 = 20,6 т

Для районов Сибири:

92 м 2 х 0,4 т/м 2 х 0,7 = 25,8 т

Ветровая

Велика вероятность, что при расчете ветровой нагрузки Вы получите отрицательное значение. Это будет означать, что вес надземной конструкции не увеличился, а, напротив, сократился. Поэтому иногда этим показателем можно пренебречь.

Но если речь идет о легких сооружениях, тем более характеризующиеся большой «парусностью», тот же показатель уже будет иметь принципиальное значение, так как Вам необходимо будет четко понимать, как увеличатся в этом случае выдергивающие и горизонтальные воздействия на сваи.

Нормативное значение ветровой нагрузки W н находится по формуле:

W н =0,7 W×k (z) ×c

где W - расчетное значение ветрового давления, определяемое по картам приложения к СП 20.13330.2011 или по рисунку 1 (значения указаны с коэффициентом 0,7 и без него);

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z, определяется по таблице 3;

c - аэродинамический коэффициент, учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того с какой стороны находится скат по отношению к ветру, с подветренной или наветренной стороны.

Рис 2. Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению давления ветра (расчетное значение ветрового давления w)

Высота z, м
не более 5
Типы местности: А – открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; Б – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; В – городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м

Таблица 3. Коэффициент k (z) для типов местности

При ветре в скат крыши
При ветре во фронтон

Таблица 4. Коэффициент (с) для двухскатных покрытий при ветре в скат и во фронтон

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке g t следует принимать равным 1,4.

Преобладающие ветра направлены во фронтон крыши, отсюда аэродинамический показатель для крыши с наклоном ά = 45 равен C = -1,4; Кровля расположена на высоте 10 метров, то есть коэффициент равен 0,65 (городские территории):

Wн =0,7 х 23 кгс/м 2 ×0,65 х (-1,4) = -14,65 кгс/м 2 (знак «-» указывает на усилие, стремящиеся оторвать кровлю от всего здания).

Общее усилие на кровлю составит: 92 х (-14,65 кгс/м 2 ) = - 1 348кгс=-1,35 т.

Сбор нагрузок

Итого суммарное воздействие на фундамент: 32,2т + 16,2т. + 21,5 т. + (-1,35т) = 68,55т.

Грунтовые условия на участке: инженерно-геологические изыскания, экспресс-геология или пробное завинчивание?

Следующий этап, о котором часто забывают, – определение грунтовых условий участка предполагаемого строительства.

Для получения достоверной информации о несущей способности грунтов наиболее эффективным будет проведение контрольных полевых испытаний грунтов натурной сваей. В то же время стоит учитывать, что они выполняются только на основании данных инженерно-геологических изысканий (ИГИ). То есть испытания нужны для подтверждения выводов, сделанных из информации, содержащейся в отчетах по ИГИ (подробное описание свойств грунта, его пучинистости и глубины промерзания, результаты лабораторных испытаний грунтов, данные об их физико-механических свойствах, инженерно-геологический разрез и т.д.).

Однако из-за высокой стоимости этих методов оценки несущей способности грунтов они практически не применяются в сфере малоэтажного строительства.

Компании, которые строят фундаменты из винтовых свай, предлагают ряд альтернатив указанным процедурам.

Пробное завинчивание. Не является методом исследования грунта. Полученные результаты будут очень сильно зависеть от времени года и степени влагонасыщения грунтов. Следовательно, если провести процедуру на одном и том же участке весной или после выпадения обильных осадков и летом, то есть в жаркий и сухой сезон, полученные данные будут сильно отличаться. Это свидетельствует о недостаточной эффективности метода.

Хорошая альтернатива ИГИ для малоэтажного строительства – экспресс-геология (геолого-литологические изыскания). Она позволяет выявить потенциально опасные геологические объекты и процессы (верховодка, суффозия, карст и т.п.), своевременно определить сложные грунтовые условия, требующие особого подхода как к проектированию, так и к строительству объектов, к уровню их надежности (подробнее об экспресс-геологии Вы можете почитать в статье « »). Обладание знаниями о свойствах и строении грунта позволяет выбрать сочетание модификаций и количество винтовых свай для конкретного участка.

Кроме того, экспресс-геология позволяет определить физические характеристики грунтов, которые важны для подбора конфигурации лопасти (не путать с диаметром), влияющей на несущую способность сваи (больше информации о необходимости и основаниях для подбора конфигурации лопасти содержится в статье « »).

Для подтверждения результатов геолого-литологических изысканий и соответствия несущей способности грунтов требованиям проектной документации после установки винтовых свай рекомендуется выполнить контрольные измерения величины крутящего момента.

Коррозионная агрессивность грунта – важнейший показатель для подбора характеристик винтовых свай

Также важно помнить, что в процессе проектирования фундамента назначаются не только конструктивные, но и геометрические параметры свай. Поэтому обязательный этап проектирования – определение коррозионной активности грунта, на основании данных о которой подбираются толщины ствола и лопасти, марка стали, обеспечивающие соответствие срока службы строения требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.

Высота цоколя. Есть ли разница в подборе винтовых свай?

Учет ландшафта участка предполагаемого строительства – еще одно обязательное условие, которое должно быть соблюдено при расчете фундамента.

Наличие на участке перепада высот требует не только использования винтовых свай различной длины, но и в ином сочетании модификаций, чем в случае строительства на ровной поверхности. Это связано с увеличением горизонтального воздействия на фундамент.

Важно заранее позаботиться о соблюдении минимальной высоты цоколя (не менее 500 мм). В случае если в процессе обвязки свайно-винтового фундамента данное условие не будет соблюдено, из-за близости элементов конструкции к грунту возникнет риск развития коррозионных (при обвязке швеллером или двутавром) или гнилостных (при обвязке брусом или бревном) процессов, что потребует организации дополнительных мероприятий по защите элементов конструкции.

Определение зон скопления нагрузок. Как расставить сваи в фундаменте?

При расстановке свай необходимо учитывать неравномерность распределения нагрузки по основанию, так как это позволит добиться равномерного распределения запаса прочности всего фундамента и значительно увеличит срок его эксплуатации.

Под коньком дома при двускатной крыше воздействие будет максимальным, под несущими и ненесущими стенами эти показатели снизятся, а сваи, устанавливаемые для опоры лаг пола, рассчитаны на восприятие минимального воздействия. Именно поэтому при строительстве фундамента в большинстве случаев используются конфигурации с разными конструктивными параметрами.

После определения ответственных узлов сооружения, расположения несущих и ненесущих стен постройки, можно переходить непосредственно к расстановке. Здесь следует соблюдать несколько основных правил.

Основное при подборе свай – количество, диаметр и конфигурация лопастей, так как именно от данных параметров зависит несущая способность. Толщина же стенки ствола и его диаметр обеспечивают жесткость и прочность, при этом определяющей является именно толщина стенки ствола.

Для ответственных узлов сооружения подойдут двухлопастные винтовые свай с максимальным для конкретной модификации диаметром лопастей. Это объясняется рядом причин. Во-первых, они устойчивы ко всем типам воздействия. Во-вторых, в отличие от однолопастных, конструкции с двумя лопастями обеспечивают включение в работу сваи околосвайного массива грунта, что увеличивает несущую способность.

При определении частоты расстановки следует исходить из двух параметров:

• места пересечения стен и поворотов фундамента;
• характеристики провисания ростверка.

Распространена точка зрения, что вне зависимости от типа объекта (дом, баня и т.д.) для того чтобы ростверк не провисал, достаточно позаботиться о том, чтобы расстоянием между сваями не превышало трех метров.

Характеристики провисания ростверка – величина расчетная, учитывающая нагрузки на обвязочный брус от каждой стены и определяемая для каждого конкретного случая индивидуально. Только рассчитав их, Вы сможете подобрать оптимальное сечение бруса для ростверка и определить длину пролета.

Таким образом, при расчете фундамента необходимо учитывать большое количество аспектов. Диаметр и конструкция винтовых свай, их количество и сочетание определяются индивидуально для каждого объекта.