Как правильно подобрать винтовые сваи по размеру: диаметру и длине?

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.

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.

Специальные программы

Когда самостоятельно повести расчеты нет возможности, а бюджет не позволяет обратиться в специализированную компанию, можно воспользоваться программами для определения искомых параметров.

Популярные платформы для скачивания:

1. GeoPlate – программа для расчета осадки свайно-плитного основания).
2. GeoPile – сервис для расчета нагрузки на свайный фундаментов зависимости от типа грунта.
3. StatPile mod Range – платформа для определения вертикальной нагрузки, передаваемой от ростверка на сваи.
4. StatPile mod SP – программа для расчета суммарных нагрузок, передаваемых на сваю.

Онлайн-порталы в помощь начинающим строителям:

1. Определение давления под подошвой фундамента — здесь.
2. Расчет глубины промерзания почвы — тут.
3. Расчет размеров конструктивных элементов фундамента, а также определение потребностей в арматуре и бетоне – тут.
4. Расчет количества свай в зависимости от параметров возводимой конструкции – здесь или .
5. Определение количество свай и параметров силовых элементов – тут.

Сервисы для подсчета стоимости фундамента:

• калькулятор для свайного основания;
• ;
• онлайн-калькулятор для свайно-ростверкового основания.

Как правило, инженерными расчетами для проектирования занимаются специализированные фирмы в индивидуальном порядке.

Лучше быть во всеоружии

Свая винтовой конструкции состоит из ствола, который может быть цельным или составным, и наконечника. Суть её применения заключается в том, чтобы за счёт поворотных усилий пройти слабые слои грунта и зацепиться за плотные, несжимаемые пласты. В грунте она фиксируется благодаря лопастям, их же поверхностью, а не только стволом, опирается на грунт.

Принцип работы винтовой сваиИсточник avocet.ru

Если сравнить винтовой вариант свай с забивным, то преимущества первых очевидны, если сравнивать с точки зрения трудоёмкости монтажа, наличия шума и вибраций. Опять же, в условиях небольшого объекта можно обойтись и без бурильной или сваебойной техники. Однако не всё так прекрасно, как хотелось бы.

Так ли надёжно винтовое основание, как принято считать

Свайные фундаменты, в том числе и винтовые, закладываются в сложных гидрогеологических условиях, когда ленточный вариант неприемлем. И они должны точно так же проектироваться, как и любые другие, с расчётом по несущим состояниям: сопротивлению грунта, прочности материала свай и ростверков, осадке от вертикальных нагрузок. Мало того, что при самостоятельном строительстве этого никто не делает, так ещё и опоры надлежащего качества найти практически невозможно:

• В погоне за возможностью удешевления, современные производители убирают из винтовых свай до нескольких миллиметров металла, который раньше являлся антикоррозийным запасом прочности, и предусматривают вместо него более дешёвое антикоррозийное покрытие.
• К минимуму свели и диаметр лопастей, а так как толщина ствола пропорционально зависит от этого размера, то и он стал меньше. В новом формате, далёком от идеала, свая, наиболее часто применяемая в малоэтажном строительстве, имеет размеры 300/108 (диаметр лопасти/диаметр ствола) с толщиной стенки 4 мм. Кстати, такие параметры винтовых опор в западных странах просто недопустимы.

Современный (бюджетный) формат винтовой сваиИсточник ecodom-kostroma.ru

Выдержка из документаИсточник ecodom-kostroma.ru

• Тем не менее, и сегодня производители гарантируют металлическим сваям полувековой срок службы, хотя при этом они стали почти вдвое дешевле буронабивных свай – капитальных, проверенных временем и очень надёжных. В чём-то же должен быть тут подвох!
• А состоит он вот в чём. Монтировать металлические опоры с современными параметрами свай не стоит в том случае, если срок службы стенового материала больше тех самых 50 лет (бетоны, кирпич, натуральный камень). И даже деревянный сруб, при надлежащей обработке и внешней защите может прослужить дольше, чем этот «очень надёжный» фундамент.

Железобетонный ростверк прослужит дольше опорИсточник evroctandart.su

Получается, что строить дом на винтовых сваях имеет смысл, только если он возводится по каркасной технологии. В неё данный конструктив фундамента вписывается просто идеально: нагрузки на опору минимальные, и ему не надо «конкурировать» со стенами по долговечности. В первую очередь это касается лёгких хозяйственных построек, на столь длительный срок службы которых вряд ли кто-то рассчитывает.

Целесообразность такого решения весьма сомнительнаИсточник www.hebelblok.ru

Как убедиться в качестве свай

Это было про общие возможности фундамента. Теперь про кустарное производство, избавиться от которого в нашей стране в принципе невозможно. Поэтому до того, как вкручивать винтовые сваи на своём участке, нужно озадачиться поисками приемлемой по качеству продукции. Готового рецепта тут нет, но несколько советов по этому поводу можем дать:

Вряд ли на захудалой металлобазе можно приобрести качественные металлические сваи, так как их производство является технологически сложным процессом и требует хорошей организации труда и материального обеспечения.

Так вырезают лопасти для свайИсточник chelny.zoon.ru

Если у свай толщина минимальная – те пресловутые 4 мм, о которых говорилось выше, значит, производитель обязан обеспечить надёжную антикоррозийную защиту. Не верьте, если вам рассказывают о наличии цинкового покрытия – на дешёвых сваях его не может быть по определению, да и установки для его нанесения вещь дефицитная. На практике покрытия применяются другие (например, грунтовка ГФ-021), иногда даже и нормального качества. Но в этом нужно убедиться.

Качество очевидноИсточник bibliostroy.ru

Следующий совет опять же касается толщины стенки сваи. Она и так уже уменьшена донельзя, и если замерите этот размер рулеткой и обнаружите недостающий миллиметр – откажитесь от покупки. Из-за него срок службы поставленного на такой фундамент дома может сократиться лет на 10.

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.

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.

Несущая способность винтовых свай

Винтовая свая (ВС) способна выдерживать значительные осевые нагрузки. Проседание происходит не по причине деформации от нагрузки, а по причине слабой несущей способности грунта, на который опирается свая.

Очевидно, что наилучшими грунтами для опоры ВС являются пески, кроме мелких и очень влажных, а также твердые сухие глины, щебенистые и гравийные грунты. Несущую способность сваи можно увеличить за счет большего количества, увеличения диаметра лопасти и перераспределения нагрузки.

Иногда у покупателя возникает желание предварительно рассчитать сколько и каких ВС понадобится. Под строение 10х10 м устанавливают 4 угловые сваи, затем равномерно расставляют остальные с условием расстояния между ними не более 3-метров. Дополнительно устанавливают под несущими внутренними стенами. Всего получится не менее 25 штук. Затем рассчитывают диаметр сваи и лопасти, определить длину с учетом глубины установки и перепада высот свайного поля.

1. Находим вес дома вместе с ростверком. Учитываем вес несущих внешних и внутренних стен, вес перекрытий пола, мансарды, стропильной системы, крыши – вычисляется суммированием веса, используемого материала.
2. Затем добавляют вес полезной нагрузки – площадь дома умножают на 150 кг/м 2
3. Прибавляют снеговую и ветровую нагрузки – это еще примерно 140 кг/м 2 на площадь проекции крыши.
4. Затем результат умножают на коэффициент запаса прочности 1,2 и получают полную нагрузку на фундамент. Допустим получили 50 т.

Узнаем нагрузку на винтовую сваю 50/25= 2,0 т. Возьмем 108-сваю с лопастью диаметром 300 мм, находим площадь лопасти: 3,14х30х30/4=706,5 см 2 . Теперь смотрим на таблицу и находим тип грунта, на который будет опираться свая. Допустим 3 кг/м 2 . Умножаем площадь лопасти 706,5х3 – получим 2,2 т. Такую нагрузку выдержит грунт. ВС по расчету давит 2,0 т, что меньше несущей способности грунта, а, следовательно, выбор 25 штук из 108 трубы с лопастью 300 мм сделан верно.

Нагрузка на винтовую сваю зависит от веса строения. Например, для легкого забора из сетки рабица подойдут 57 мм или 76 мм сваи, под ворота лучше заказывать 89 или 108 мм. Длина рассчитывается глубиной установки. Допустим надо установить ВС на глубине 1,7 м. Если взять 2,5 метра, то она будет возвышаться 0,8 метра над уровнем земли. ВС обрезаются не менее 15 – см, от верхнего конца, потому что имеют отверстия для крепления приспособления для ввинчивания. Останется 0,6 м от уровня земли.

Винтовая свая/диаметр лопасти, мм	Нагрузка, тонн	Для каких строений подходят:
Диаметр 57/200	1-1.5	Забор сетка рабица, открытое крыльцо, настилы и т.д.
Диаметр 76/250	2-2.5	Заборы из профнастила, веранды, легкие хозяйственные постройки, беседки и т.д.
Диаметр 89/250	3-4	Бани, легкие каркасные дома, сараи, хоз. блоки, пристройки открытого и закрытого типа и т.д
Диаметр 108/300	5-7	Дома каркасные, брусовые, из сруба, бани и т.д.
Диаметр 133/350	8-10	Тяжелые деревянные дома из бруса и бревна, промышленные объекты.

Нагрузка на винтовые сваи:

1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:

• увеличить диаметр лопасти;
• перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
• установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

Компания имеет многолетний опыт монтажа ВС в Подмосковье. Специалисты подберут правильную глубину установки ВС. После пробного завинчивания, которое необходимо в исключительных случаях, заказчик точно будет знать сколько и каких свай понадобится для монтажа фундамента. Для оформления заявки на пробное ввинчивание и получение расчета позвоните по номеру телефона 8-495-127-05-63 или оставьте заявку по форме обратной связи на сайте.

Разновидности свай для индивидуального строительства

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы

Сваи, используемые в индивидуальном строительстве в качестве основания дома, который возводится в ослабленном грунте, – это длинные заострённые или с пятой конструкции. Они могут изготавливаться из металла, бетона, древесины. Сечение сваи может быть круглым или квадратным. Конструкция может заглубляться в готовом виде или собираться непосредственно в почве.

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы. В индивидуальном строительстве свайный фундамент используется в следующих случаях:

• Для возведения домов на территории с высоким УГВ.
• Если верхний слой почвы на участке – это торфяник или плывун со слабой несущей способностью. Тогда сваи заглубляют до нижних более плотных слоёв породы.
• Если глубина промерзания почвы более 2 метров.
• При строительстве на склонах с резким крутым рельефом.
• Если конструкции дома имеют значительный вес (более 350 т), то целесообразно выполнить фундамент на сваях.

Сваи с заострённым концом забиваются в подвижный грунт при помощи специального молота, пока не достигнут плотной породы. Винтовой фундамент делается на сваях, один конец которых имеет специальный винт. Для монтажа этой конструкции используется специальный ключ. Если сваю нужно изготовить прямо в грунте, то в породе бурится скважина, которая потом армируется и бетонируется.

Необходимая длина сваи высчитывается проектировщиками в зависимости от нагрузок и особенностей местности

Сваи могут отличаться по материалу, из которого они выполнены, форме, способу изготовления и погружения в грунт.

По способу заглубления выделяют следующие виды свайных изделий:

1. Забивные конструкции погружаются в землю без выемки грунта. С этой целью используется специальная техника (вибровдавливающие и погружающие устройства).
2. Набивные железобетонные и бетонные изделия монтируются путём заливки бетона в заранее пробуренную скважину.
3. Железобетонные буровые сваи устанавливаются в пробуренные скважины.
4. Винтовой фундамент делается из свайной конструкции с винтом на конце. Она закручивается в породу при помощи строительной техники. Очень часто для облегчения монтажа используется специальный ключ.

Свайный фундамент различается и по характеру работы:

1. Свайные изделия в роли стоек передают давление от дома на прочный несущий грунт, находящийся под слоем рыхлой ослабленной породы. Эти конструкции имеют гладкую поверхность, которая плохо сцепляется с породой. Поскольку 80 % нагрузки передаётся на основание таких свай, они имеют широкую пяту в нижней части для восприятия нагрузки. Сюда относятся изделия ТИСЭ с уширением в нижней части и конструкции, бетонирующиеся в обсадной трубе или скважине (однако в этом случае конструкция теряет 20 % прочности). Эти изделия практически не подвержены осадке.
2. Свайные конструкции висячего типа передают часть нагрузки на окружающий их грунт за счёт силы трения. Эти изделия имеют неровную поверхность, которая помогает им цепляться за грунт по всей их длине. К таким конструкциям можно отнести буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в пробуренную скважину. В этом случае 60-70 процентов несущей способности обеспечивается за счёт неровных боковых поверхностей. Такие конструкции используются при высоком расположении грунтовых вод, при необходимости сократить объёмы земляных работ, при наличии под слоем рыхлой породы более плотного грунта, который не настолько сильный, чтобы удержать сваи-стойки.

В зависимости от материала сваи бывают:

• Бетонные или железобетонные. Цена таких конструкций невысока, к тому же они долговечные и могут изготавливаться прямо на месте при наличии специальной техники. Для изделия используется бетон М 200 и выше.
• Стальные элементы выполняются из труб и прокатных стальных профилей. Однако такие конструкции нуждаются в антикоррозийном покрытии, специальной технике для монтажа свай длиннее 3 м. Цена таких конструкций значительная из-за большого расхода материала.
• Деревянные конструкции делаются из бревна диаметром 220-340 мм, их длина доходит до 8,5 м. Обычно используются ошкуренные брёвна из древесины хвойных пород. Такие конструкции практически не используются в наших широтах из-за сильной подверженности гниению. Однако современные препараты против гниения способны значительно улучшить ситуацию.

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.

Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.

Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:

• диаметры ствола и лопастей;
• длина свайной конструкции;
• характеристики грунта.

Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:

• H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
• F — «чистая» нагрузка;
• уk — поправочный коэффициент.

Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:

• Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
• Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки. Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.
• Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.

Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.

Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.

Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.

Диаметр столба, мм

Диаметр лопасти, мм

Толщина стали (ствол), мм

Толщина стали (лопасть), мм

При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности. Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:

• глинистые почвы и суглинки — 135 см;
• песчаные — от 164 до 176 см;
• каменистые — 200 м.

Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.

Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.

Rо на глубине 150 см и более, кг/см2

Галька с включениями глины

Гравелистый с включениями глины

Песчаные почвы (крупная фракция)

Песчаные почвы (средняя фракция)

Песчаный (мелкая фракция)

Глинистые почвы и супеси

Вязкие глинистые почвы

Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением)

Насыпной грунт (без уплотнения)

Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание. Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.

Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.

Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).

Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см

песчаные (крупная и средняя фракция)

песчаные (мелкая фракция)

Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж. Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.

Сравнение параметров опор

Винтовые сваи имеют недостаточную несущую способность, чтобы выдерживать большие нагрузки тяжелых сооружений, поэтому их в большинстве случаев применяют для строительства легковесных и малоэтажных сооружений. При этом металлические опоры отличаются экономичностью и относительной простой монтажа.

Детальное сравнение свайных и забивных опор отражено в таблице:

Параметры	Винтовые опоры	Забивные стержни
Сфера применения	частное домостроение, возведение малоэтажных жилых сооружений, сельскохозяйственных построек, гаражей, складов, заборов и других легковесных конструкций, укрепление существующих фундаментов и склонов	гражданское и промышленное строительство, возведение транспортных сооружений, а также инженерно-гидротехнических конструкций
Типы грунта	различные грунты, кроме скальных пород, а также сложные участки, склонные к оползням и просадкам
Сложность рельефа	ландшафт с любыми перепадами высот
Максимальный срок службы	70–100 лет	100–150 лет
Несущая способность одного изделия	до 7 тонн	до 10 тонн
Подверженность коррозийным процессам	сильно подвержены	не подвержены
Способ гидроизоляции	холодное или горячее оцинкование, полиуретановое покрытие, нанесение алкидной краски или грунтовки	добавление гидрофобных составов в бетон
Способ заглубления	методом вкручивания	с применением ударной силы
Воздействие способа монтажа на грунтовое основание	лопасти разбивают почвенные массы, земле требуется время на усадку	железобетонная опора продавливает грунт, уплотняя его под собой
Скорость монтажа	высокая, от одного дня
Оборудование для монтажа	электрические машинки для завинчивания, приспособления для ручного монтажа (пруты)	сваебойные агрегаты
Возможность строительства своими руками	монтаж предполагает совместную работу как минимум трех строителей	невозможно

Усредненная цена услуги «Строительство фундамента под ключ»:

Тип конструкции	Деревянный дом	Здание из пеноблоков	Кирпичное сооружение
Винтовые сваи	120 тыс. руб.	460 тыс. руб.	не рекомендуется
Забивные сваи	200 тыс. руб.	475 тыс. руб.	525 тыс. руб.

Много полезной информации о свайно-забивном фундаменте представлено в данном разделе сайта.

Нагрузки на грунт

В конечном счете, давление от здания, передающееся на сваю, передается на грунт. Поэтому несущая способность сваи – это не только способность материала сваи выдержать те или иные нагрузки, а величина, связывающая как прочность самой сваи, так и прочность грунта.

Несущая нагрузка опоры в общепринятом смысле – это такое давление, которое выдерживает свая от элемента стоящего на ней здания без ее  продвижения вглубь грунта. Другими словами – это способность опоры уравновешивать давление от веса здания и силу сопротивления грунта.

Существует несколько методов определения несущей способности сваи:

• Расчетный (теоретический)
• Динамический
• Пробный

Теоретический метод основан на табличных данных СНиП 11-17-77. В них приведены примерные значения несущей способности той или иной сваи в зависимости от того или иного грунта.

Приведем алгоритм расчета несущей способности сваи. Геологические испытания грунта на участке позволяют определить сопротивляемость грунтов. Для этого нужно знать состав грунта на той глубине, на которую погружается свая.

Основные нагрузки на фундамент

Табличные данные, полученные опытным путем, дают возможность оценить сопротивляемость того или иного грунта, то есть его несущую способность.

Приведем некоторые табличные значения из данных по сопротивлению глиняных и песчаных грунтов, наиболее распространенных для возведения зданий (в кг/см2):

Глина – 4-6

Суглинки и супеси – 3-4

Пески средние – 15

Пески мелкие – 8

Пески пылеватые — 5

Насыпной грунт без уплотнения – 1

Насыпной грунт с уплотнением – 1.5

Особенности грунтов в расчете несущей способности свай

Сила F, с которой лопасть сваи давит на грунт, определяется по формуле:

F=S*Ro

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Площадь опоры приблизительно берется равной площади лопасти, в проекции, без учета ее изгиба. Упрощенно для расчета площади берется радиус лопасти, а площадь круга высчитывается по известной формуле S=пR2.

Обычно для свай различных диаметров лопасти выполняются по одним стандартам, т.е ширина лопасти увеличивается с увеличением диаметра трубы. Общепринятые стандарты для лопастей:

1. Для трубы 89 мм – 250 мм
2. Трубы 108 мм – 300 мм
3. Трубы 133 мм – 350 мм

Следует отметить, что с углублением плотность грунта возрастает, что также вносить изменения в расчеты.

Для упрощения расчетов можно воспользоваться следующей таблицей для наиболее распространенных свай с диаметром 89 и 108 мм с лопастью 300 мм:

Тип грунта	Несущая способность сваи при глубине залегания
1,5 м	2,0 м	2,5 м	3,0 м
Полутвердая глина	4,7	5,4	6,0	6,7
Мягкая глина	3,7	4,4	5,0	5,8
Тугопластичне суглинки	3,9	4,6	5,3	6,0
Песок средний		9,7	10,4	11,1
Песок мелкий		6,3	7,0	7,7
Песок пылевидный		4,9	5,6	6,3

Пример расчета фундамента на винтовых сваях

В большинстве случаев расчет свайного основания (в том числе и винтового типа) ведется на специальных программных продукта – так называемых «калькуляторах фундамента». Но всю последовательность вычислений, проводимых таким «калькулятором» можно произвести и вручную.

И далее по тексту мы изложим именно «ручную» методику расчетов. Причем все вычисления будут изложены именно в том прядке, который был описан при изложении типовой методики расчетов свайного основания. Итак..

Определение характеристик почвы

Как говорилось выше, все характеристики почвы определяют в ходе инженерно-геологических изысканий. Однако для сооружения небольших фундаментов под относительно легкие строения можно воспользоваться и усредненными, табличными данными, увязав несущую способность грунта с типом почвы.

Правда, в этом случае вам придется отрыть шурф, обнажающий слой грунта на глубине погружения сваи. Причем в качестве шурфа можно использовать котлован для септика.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок предполагает  расчет по массе стройматериалов, эксплуатационной, снеговой и ветровой нагрузкам.

Масса строения 6х4 метра определяется по объему и удельному весу стройматериалов. В среднем на такой дом расходуют около 12 кубов бруса на несущие стены и еще 3-4 куба на обустройство кровли, цокольного и чердачного перекрытия. При удельной массе дерева в 550-600 кг/м3 такой объем пиломатериалов «потянет» на 9-10 тонн.

Эксплуатационная нагрузка считается исходя из площади строения, умноженной на усредненный вес оборудования, мебели и жильцов. И при значении среднего веса в 350 кг/м2 эксплуатационная нагрузка равняется 8,4 тонны (6х4х350).

Ветровая нагрузка определяется по площади пола умноженной на коэффициент (40+15Н), где Н – это высота фасада дома. При высоте фасада в 3,5 метра, ветровая нагрузка равна 2,2 тонны (6х4 х (40+15х3,5)).

Снеговая нагрузка вычисляется по площади кровли, умноженной на коэффициент среднего веса снежного покрова (180 кг/м2 для жилищ, расположенных в средних широтах).  И при высоте фронтона в 2 метра площадь двускатной кровли нашего дома равна 34 м2. В итоге, снеговая нагрузка равняется 6,1 тонны (34х180).

Таким образом, сбор нагрузок предполагает, что на грунт и основание будут давить не менее 26,7 тонн общего веса строения.

Расчет параметров свай

Перед тем, как рассчитать количество винтовых свай для фундамента и определить шаг расположения опор, следует вычислить несущую способность одной сваи. Для этого нужно умножить на площадь пяты (винтовой лопасти) опоры несущую способность грунта.

Площадь пяты выбирается по специальной таблице, в которой указан диаметр всех нормированных (производимых по ГОСТ) винтовых свай. Наименьший диаметр такой сваи равен 300 миллиметрам. Следовательно, площадь пяты опоры равняется 706 см2.

А при несущей способности грунта в 3-4 кг/см2 несущая способность сваи будет равна 2,1-2,8 тонны.

Таким образом, для удержания нагрузки в 26,7 тонны достаточно 10-12 свай. Габариты опор берутся по общим рекомендациям. Например, для деревянных конструкций в большинстве случаев советуют опору СВ108 с диаметром стержня в 108 миллиметров.

Свайное поле считают исходя из жесткости балок ростверка. И если под нашим домом заложат металлический или деревянный ростверк то максимальный шаг (расстояние между двумя соседними опорами) будет равен 2-2,5 метрам. Причем формируя свайное поле нужно заложить опоры еще и под межкомнатную перегородку.

https://youtube.com/watch?v=6kJPnSH1oAs

О сайте

zalman

Прочность трубы на сжатие

Почему в качестве опор для строительства выбираются металлоконструкции в виде трубы? Она имеет замкнутый контур, что придает опоре повышенную жесткость по сравнению с открытыми контурами швеллера или уголка. При равной массе металла конструкция трубы жестче, следовательно, расходы на трубные опоры оказываются ниже.

Существуют методики определения жесткости тех или иных труб, позволяющие выбрать их в качестве опор свайного фундамента.

В результате расчетов оптимальными для возведения фундаментов признаны трубы, выполненные из конструкционных марок стали, диаметром от 73 до 300 мм, с толщиной стенки от 4 мм для самых мелких труб. Чаще всего берутся рядовые трубы со сталью 20, как наиболее распространенные на рынке.

Большое значение имеет замкнутость и надежность контура трубы

Важно отметить, что для свай рекомендовано использовать только бесшовные трубы

Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.

Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.

Сбор информации для проектирования

Несущая способность винтовой сваи

Критически важными показателями, влияющими на количество необходимых опорных элементов, являют несущая способность грунтов и действующие на фундамент нагрузки.

Теоретический расчёт свай по грунту

Для проведения анализа проводят разведочные выработки грунта в месте строительства. Согласно п.5.5. Свода Правил если нагрузка на куст свай будет превышать 3 Нм, то шурф бурят на глубину 5 метров ниже опорного конца.

На лёгких грунтах — насыпных, песчаных, слабоглинистых и набухающих — бурение проводят до подстилающих плотных пород, на которые будут опираться сваи.

Для самостоятельного расчёта количества опор «по грунту» произвести не всегда возможно, для этого надо обладать инженерными знаниями.

Формула выглядит так: F = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * f * l).

Обозначения параметров:

• F — несущая способность;
• Yc, Ycr, Ycri — коэффициенты из таблиц Свода Правил;
• А — площадь опоры;
• U — периметр стенок сваи;
• F — сила трения боковых стенок;
• R — несущая способность грунта, полученная по таблице или в результате натурных испытаний;
• L — длина сваи.

Подставив требуемые значения в формулу, вычисляют, какую нагрузку способна выдержать одна опора.

Инструментальное измерение параметров грунта

Существуют способы опытным путём определить несущую способность грунтов.

Метод статических нагрузок заключается в проведении следующего комплекса работ:

1. На стройплощадке устанавливают пробные стойки фундамента, выдерживают время для набора прочности, если свая буронабивная.
2. Прикладывают к опоре нагрузку от ступенчатого домкрата.
3. Точными измерительными приборами замеряют усадку после приложения нагрузки.
4. По специальному алгоритму и таблицам вычисляют несущую способность.

По опыту строителей такой способ считается наиболее точным.

Метод динамических нагрузок предусматривает ударные нагрузки на контрольную сваю с одновременным замером усадки основания после каждого воздействия. По результатам получают искомую величину максимальной возможной нагрузки.

Зондирование с помощью пробной сваи и установленных к ней датчиков позволяет получить данные по сопротивлению каждого слоя грунта, если они неоднородные.

Вычисление нагрузки

Нагрузка стен и перекрытий на фундамент

Полную нагрузку на фундамент определяют расчётным путём.

Складывают:

• массу свай и ростверка;
• вес стен, перекрытий, кровли;
• снеговую, ветровую и эксплуатационную нагрузку.

Удельные веса строительных материалов можно получить из справочников и данных производителей.

Снеговая нагрузка принимается по результатам многолетних наблюдений в регионе постройки. Значения отражены в строительных справочниках.

Для регионов с сильными ветрами давление потоков воздуха составляют значительные величины. Пренебрегать ими при расчётах нельзя, особенно для крыш с крутыми скатами.

Под эксплуатационной нагрузкой понимают массу людей, проживающих или находящихся в доме временно. Добавляют вес предметов мебели и бытовых электрических и сантехнических приборов.