Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

Подробно о свайном фундаменте с ростверком

С одной стороны, ростверк выполняет функцию связного элемента для отдельных свай, с другой – это основа для остальной конструкции здания. Ростверк и сваи условного фундамента объединяются попарно (ленточный тип связки) либо объединяются все оголовки (плиточный тип). Ростверк для дома может изготавливаться из таких материалов:

• Армированный бетон. Бетонная лента укладывается на оголовки свай, расположенные на уровне земли. Во время проектирования также указываются места прокладывания неглубоких траншей, проходящих вглубь ростверка.
• Бетонный ростверк подвесного типа. Аналогичный способ, при котором между грунтом и ростверком оставляется зазор. Этот промежуток позволяет компенсировать возможные колебания грунта (в рамках нормы).
• Ростверк из железобетона. Основой служит двутавр и швеллер (для монтажа под несущие стены СНиП рекомендует) швеллер 30.
• Деревянные брусья. В последнее время практически не применяются.

Пример расчета свай

В качестве примера возьмем двухэтажный дом из бруса. Размеры коробки – 9×11 м. Брус – 200×200 мм. Вес материалов такого дома будет составлять примерно 77 т. Полезная нагрузка: 9×11×150×2=29,7 т. Снеговая нагрузка: 9×11×180=17,8 т. Суммарно получается 77+29,7+17,8=124,5 т. Умножаем полученное число на коэффициент запаса и получаем: 124,5×1,2=149,4 т или 149400 кг.

Теперь делим полученную нагрузку на несущую способность одной сваи: 149400/2500=60 шт. То есть для приведенного в качестве примера двухэтажного брусового дома понадобится, как минимум, 60 стандартных винтовых свай.

Чтобы рассчитать, сколько нужно свай на дом, более точно, желательно обратиться к специалистам. Приведенный алгоритм и пример являются сугубо ориентировочными. При реальном расчете учитывается ряд индивидуальных факторов, предугадать которые для всех случаев невозможно.

Дома из бруса Каркасные дома Коттеджи премиум-класса Дома в чашу Садовые домики

Ознакомьтесь с проектами домов из бруса из нашего каталога, лидерами продаж. Срок строительства – от 10 дней. Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Ознакомьтесь с проектами каркасных домов из нашего каталога, лидерами продаж. Срок строительства – от 25 дней. Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Ознакомьтесь с проектами каркасных коттеджей из нашего каталога. Срок строительства – от 30 дней. Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Ознакомьтесь с проектами домов в чашу из нашего каталога. Срок строительства – от 28 дней. Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Ознакомьтесь с проектами садовых домиков из нашего каталога. Срок строительства – от 5 дней. Бесплатная доставка домокомплектов до КАД и МКАД. Даем гарантию на работы.

Расчет фундамента

Расчет любого типа основания начинается с определения типа грунта и уровня грунтовых вод. Для этого лучше всего обратиться в специализированную организацию. Вариант «как у соседа» в данном случае неприменим, т.к. эти параметры могут различаться даже в пятне застройки. Исходя из рекомендаций специалистов, выбирается тип основания.

Приведенные методики расчета примерны и не учитывают некоторые факторы, которые могут оказать влияние на сооружаемый фундамент.

Факторы, влияющие на длину опор

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью после его введения в эксплуатацию. Длина свай определяется с учетом анализа грунта и ландшафта, а именно:

1. Плотность почвы.
2. Перепад высоты между разными точками участка.

Плотность грунта

Глубина погружения опоры

Анализ грунта лучше всего проводить на основании геологических исследований местности. Если исследования характеристики грунтов не проводились на данной территории, то можно воспользоваться упрощенным методом выяснения его плотности.

Итак, нужно выкопать неглубокую канаву (до 1 м) в нижней точке участка. Если на такой глубине залегания вы увидите глинистую массу или песок, то выбор лучше сделать в пользу свай, длина которых достигает 2,5 м. В том случае если вы обнаружите породы с низкой плотностью (торф), плывун или грунтовые воды, придется продолжить углубление до тех пор, пока не дойдете до твердых пород. Здесь устанавливаются сваи, длина которых равна длине бура.

Перед вами таблица плотности и несущей способности различных почв.

Вид грунта	Плотный грунт	Грунт средней плотности
Песок (крупная фракция)	6	5
Песок (средняя фракция)	5	4
Супесь (в сухом виде)	3	2.5
Супесь пластичная (влажная)	2.5	2
Песок (мелкая фракция)	4	3
Песок влажный (мелкая фракция)	3	2
Глина	6	2.5
Глина влажная	4	1
Суглинок	3	2
Суглинок влажный	3	1

Стоимость  фундамента  9 на 9

В таблице ниже представлена стоимость фундамента 9 на 9 на винтовых сваях, включая стоимость оголовков и монтаж.

ТАБЛИЦА

Обратите внимание, что количество опор может быть изменено в соответствии с требованиями вашего проекта. Для расчёта нужного количества опорных элементов для свайного поля и выбора физических параметров винтовых свай, достаточно обратиться к специалистам нашей компании и предоставить проект Вашей постройки с точным указанием материалов стен здания

Также имеет большое значение наличие уклона на стройплощадке. Только после учета всех нюансов будет произведён точный расчет стоимости свайно-винтового фундамента, включающий доставку и монтаж винтовых свай.

Чтобы заказать свайно-винтовой фундамент для дома, необходимо обратиться в компанию ЛенСвая по тел.: +7(812) 926-16-23 и опытные специалисты произведут необходимый расчёт.

Способы установки винтовых свай

Небольшие по длине (до 2 м) опоры устанавливают ручным способом. Сваи диаметром 108 мм и больше, длиной 2,5 м и более монтируют механизированным методом.

Установка винтовой сваи вручную

Ручная установка винтовых опор

1. ВС длиной до 2,5 м часто устанавливают вручную. Это делают следующим образом:
2. Сначала делают разметку свайного поля. Колышками и шнуром отмечают места установки опор.
3. Ручным буром делают воронку глубиной 30 – 40 см. Это задаст вертикальное направление погружения ВС в грунт.
4. Если в верхней части ствола отсутствуют монтажные отверстия, то их прорезают самостоятельно. Это можно сделать газовой горелкой или ацетиленовым резаком.
5. Опору опускают в ямку. В монтажные отверстия вставляют концы рычагов (это могут быть отрезки водопроводной трубы).
6. В работе участвуют 3 человека. Двое работников вращают ствол с помощью рычагов. Третий рабочий контролирует вертикаль ВС.
7. С помощью нивелира делают отметки на стволах опор, фиксирующие проектную высоту наземной части свай.
8. Угловой машинкой срезают лишние части стволов опор.
9. В зависимости от конструкции ростверка формируют опорные части оголовков ВС.
10. Устанавливают ростверк.

Установка 3 м винтовой сваи механизированной установкой

Механизированная установка винтовых опор

Силовая установка для вращения ВС устанавливается на подающей стреле любого передвижного грузоподъёмного механизма. Существуют специализированные передвижные установки для ВС.

Скорость формирования фундаментного основания с помощью механизированной установки значительно сокращают сроки строительства объекта.

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

Технические характеристики

К техническим характеристикам винтовых свай относится:

• длина и материал ствола;
• диаметр ствола;
• вид лопастей, способ их соединения с телом сваи.

Диаметр

Диаметр свайных стволов подбирают из стандартного ряда, соотнося с расчётной нагрузкой:

• ᴓ89мм (лопасть ᴓ250мм) — под несущую нагрузку не выше 5 тонн (каркасно-щитовые строения в 1 этаж);
• ᴓ108мм (лопасть ᴓ300мм) — под несущую нагрузку до 7 тонн (дома из бруса, пеноблоков, каркасные двухэтажные);
• ᴓ133мм (лопасть ᴓ350мм) — под несущую нагрузку до 10 тонн (строения из кирпича, газобетона, швеллера).

Длина

Длину свай подбирают, основываясь на показателях плотности грунта (по таблице) и перепадах высот на участке застройки:

• при залегании суглинков до 1 м от поверхности длина сваи — 2,5 м;
• рыхлый грунт или плывун — длина сваи определяется по длине бура, достигшего плотных слоёв;
• при перепадах высот рельефа длина свай может отличаться на 0,5 м для разных участков.

Количество опор и расстояние между ними

Оптимальное расстояние между опорами:

• 2-2,5 м — для деревянных каркасов и блочных строений;
• 3 м — для домов из бруса и бревна.

Важно: для обеспечения надёжности цоколь строения не должен подниматься над землёй выше, чем на 60 см, а длина сваи должна иметь запас 20-30 см. Произведя вычисления по формуле К = P*k/S, необходимо распределить положение свай в периметре для сбалансированности принимаемой ими нагрузки:. Произведя вычисления по формуле К = P*k/S, необходимо распределить положение свай в периметре для сбалансированности принимаемой ими нагрузки:

Произведя вычисления по формуле К = P*k/S, необходимо распределить положение свай в периметре для сбалансированности принимаемой ими нагрузки:

• под каждый угол сооружения;
• в местах пересечения несущих стен и внутренних перегородок;
• у входной группы;
• внутри периметра, руководствуясь шагом в 2 метра;
• под печью или камином (не менее двух свай);
• под несущими стенами со стороны балкона или мезонина.

К сведению! Объективные условия могут потребовать увеличения количества свай по сравнению с расчётным — такой запас прочности позволит не бояться перемен, возникающих в процессе эксплуатации.

Методы вычисления несущих характеристик сваи

Для расчета несущих характеристик грунта и свайных опор применяются 4-ре основных способа:

• Теоретический.
• Динамический.
• Статический.
• Зондирование.

Разберем особенности каждого из них более подробно.

Теоретический

Расчет несущих характеристик сваи является предварительным и на практике всегда соотносится и выправляется в соответствии с параметрами грунта. Вычисления проводятся по следующей формуле:

Wd = Gc * (Gcr * H * A + P * ∑ Qcri * zi * si)

Расчетное сопротивление основных видов грунта Источник tildacdn.com

Расшифровка условных обозначений:

• Gc – общий коэффициент условий работы;
• Gcr – коэффициент сопротивления грунта под подошвой сваи;
• H – противодействие грунта под опорной пятой сваи;
• А – диаметр опорной подошвы;
• P – периметр сечения сваи;
• Qcri – коэффициент условий работы почвы по боковым стенкам свайного столба;
• zi – сопротивление грунта по боковым стенкам;
• si – протяженность боковых поверхностей.

Динамические испытания свай Источник technovint.ru

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

• 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально. Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, мм

Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Особенности расчета

Определяясь с шагом винтовых свай, следует соблюдать разумные доводы. Слишком большое расстояние между опорами приведет к просадке дома, а маленькое – к перерасходу материальных средств. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять расчет, учитывающий:

• фактическую массу надземных конструкций и отделочных материалов;
• примерный вес мебели и оборудования, включая коммуникационные системы;
• снеговые и ветровые нагрузки;
• несущую способность грунта (точное значение принимается по расчету);
• технические характеристики винтовых свай;
• коэффициент запаса.

Полезная нагрузка при расчете шага установки свай определяется по соответствующим СНиП или техническим условиям. К примеру, для одноэтажного жилого дома она составляет около 150кг, приходящихся на квадратный метр площади. Показатели снеговых и ветровых нагрузок принимаются по справочникам, в зависимости от региона строительства объекта. А коэффициент запаса, как правило, составляет 1,1-1,25.

Сам расчет требуемого для фундамента количества винтовых опор достаточно прост. Их число и линейные размеры несущих стен в плане оказывают влияние на шаг установки свай. Суммарная нагрузка делится на несущую способность одной металлической опоры. В результате получается требуемое число свай, которые с равным шагом распределяются по периметру ограждающих конструкций дома.

Другой вариант расчета сводится к определению усилий, воздействующих на один погонный метр ростверка. Для этого общая нагрузка делится на длину всех несущих стен, после чего полученный результат еще раз делится на несущую способность выбранных винтовых свай. В итоге получается число опор, требуемых для поддержания одного метра обвязки, находящейся под нагрузкой. Дальнейший расчет сводится к тому, чтобы узнать, с каким шагом следует устанавливать сваи, чтобы фундамент смог выдержать расчетные усилия. Такой способ предназначается для массивных строений.

Несущая способность металлических винтовых свай указывается производителем в технической документации. С приблизительными параметрами можно ознакомиться по таблице.

Следующим после расчета этапом является схематичная расстановка винтовых свай в плане фундамента. Как отмечалось ранее, они в обязательном порядке должны присутствовать в углах, под колоннами и в местах сопряжения несущих стен. Остальные сваи распределяются равномерно между основными опорами. Таким образом выясняется точный шаг между винтовыми сваями.

Наглядные вычисления

Для примера можно взять расчет одноэтажного дома из бруса размером 6*6 метров. Объем древесины вычисляется в зависимости от толщины стен и высоты строения, с учетом крыши. Допустим, что он составляет 20 тыс. кубометров. Число умножаем на вес одного куба древесины (в нашем случае – 800кг). В итоге получаем общую нагрузку 16 тонн. Сюда прибавляем вес кровельных и отделочных материалов (допустим, 2 тонны).

• полезную нагрузку – 36м2*150кг/м2, что составляет 5,4 тонны;
• снеговую нагрузку – 36м2*120кг/м2, что составляет 4,32 тонны.

После суммирования получаем цифру – 27,72 тонны, которую умножаем на коэффициент запаса – 1,1. В результате, при расчете количества винтовых свай используем показатель нагрузки – 27,72*1,1=30,492т. Приняв за основу сваи диаметром 89мм с расчетной нагрузкой 2 тонны, получаем минимальное число свай – 30,492/2=16 штук, которые равномерно распределяем по внешнему периметру дома. Дополнительные опоры могут устанавливаться, к примеру, для половых лаг.

Для двухэтажного дома полезная нагрузка увеличивается вдвое.

Приведенный расчет не является точным. В каждом конкретном случае возникают дополнительные усилия, появляются внутренние несущие конструкции, столбы, оборудование и т.д. Нередко отделочные материалы значительно увеличивают массу дома. Все нюансы должны учитываться в индивидуальном проекте, устанавливающем шаг фундаментных опор.

Фундамент из винтовых свай – расчет нагрузок

Для того чтобы правильно выполнить расчет винтовых свай, следует определить усилия, действующие со стороны строения на опоры.

Суммарную нагрузку на один элемент определяйте следующим образом:

• просуммируйте массу всех элементов здания;разделите полученное значение на общее количество опор;умножьте результат на коэффициент запаса прочности, равный 1,1–1,2.

При определении общего веса строения необходимо учесть массу:

• капитальных стен;внутренних перегородок;балок перекрытия;кровли;основания;снежного покрова;мебели;предметов интерьера.

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью

При выполнении работ следует учитывать:

• суммарную весовую нагрузку, которую оказывает здание на основу;несущую способность почвы на участке, где производятся строительные работы.

Удобно использовать теоретические значения нагрузочной способности для различных почв:

• глинистый грунт способен воспринимать от 4 до 6 килограмм на каждый квадратный сантиметр площади винтовой линии;супесчаные и суглинистые почвы характеризуются расчетным сопротивлением, составляющим 3,5–5,5 кг/cм².

Следует ответственно отнестись к определению нагрузок при сооружении свайного основания.