Владелец может получить информацию о геологии грунта из действующих справочных документов, но достоверные значения могут быть получены только при лабораторном анализе образцов грунта.
Нагрузки на винтовые сваи
Как проверить и рассчитать нагрузку на винтовые сваи?
Какую нагрузку могут выдержать винтовые винтовые сваи в качестве фундамента? – Это часто задаваемый вопрос в начале строительства.
Какой диаметр винтовых свай выбрать для моего здания? Какой длины нужны винтовые сваи? Как распределяется нагрузка от здания на сваи? В конце концов, фундамент является основой любого здания.
При выборе свай необходимо учитывать все конструктивные особенности будущего здания. Учитываются материалы, из которых будет изготовлена конструкция. Конструкция здания и его особенности, нагрузка строения на фундамент в целом. Как правило, расчеты будущих нагрузок производятся с запасом.
Выполнить расчеты самостоятельно при строительстве дома несложно. Выберите необходимые винтовые сваи и их количество.
Ниже показаны винтовые сваи и их грузоподъемность:
1. Ø57 мм – 1,5 т
2. Ø89 мм – не менее 3,5 т
3. Ø108 мм – не менее 4,5 т
4. Ø133 мм – не менее 7,0 т
5. Ø159 мм – не менее 10,0 т.
Каждый каждая винтовая свая должна нести нагрузку пропорционально общему весу здания.
Наиболее часто используемые сваи в загородных деревянных и каркасных домах – 89 мм и 108 мм. Длина винтовых свай зависит от качества грунта. Наиболее популярным и часто используемым размером является 108 мм. длина сваи 2500 мм.
Для конструкций из ячеистого бетона, кирпича, воздуховодов и т.д. Сваи диаметром 133 мм. и больше. При необходимости установленные винтовые сваи "привязываются" к каналу или устанавливается каркас на основе железобетонных свай. В любом случае, использование винтовых свай экономит деньги и время.
Расчет свайного фундамента
Анализ свайных фундаментов и их основания следует проводить для предельных состояний первой и второй группы.
Расчеты для первой группы предельных состояний должны выполняться
1. на прочность свай и материал свайного фундамента;
2. несущей способности свайного фундамента;
3. несущей способности основания свайного фундамента;
Если имеются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, подножия и т.д.) или если основания ограничены склонами или круто наклоненными слоями грунта и т.д., то расчеты должны выполняться для основания фундамента.
Расчеты предельного состояния выполняются для второй группы:
– для оседания свайных фундаментов и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
– Сваи проектируются на перемещение (горизонтальные углы наклона головы сваи) вместе с грунтами основания фундамента в результате действия горизонтальных нагрузок и моментов;
Нагрузки и действия
Нагрузки и действия, которые необходимо учитывать при расчете свайных фундаментов. Коэффициенты нагрузки и возможные комбинации нагрузок должны учитываться в соответствии с требованиями строительных норм и правил. Значения нагрузок необходимо умножить на коэффициенты безопасности, которые следует учитывать в соответствии с "Принципами ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций".
Расчет свайсвайных фундаментов и их оснований следует выполнять для основных и особых сочетаний нагрузок, для деформаций – для основных сочетаний.
Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений свойств материалов и грунтов.
Расчетные значения свойств материалов свай и фундаментов следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм и правил.
Если несущая способность винтовых свай определяется путем статистических полевых испытаний, принимается коэффициент безопасности 1,2.
Порядок расчета
Чтобы избежать проблем в будущем, перед установкой рекомендуется провести предварительный расчет. Расчет винтового свайного фундамента и его проектирование включает в себя
- исследование основания под здание (геологические изыскания);
- сбор нагрузок;
- расчеты;
- чертежи;
- составление сметы.
Все эти пункты должны быть выполнены. Невыполнение любого из них может привести к недостаточной несущей способности или превышению норм материала.
Исследование грунта
Во время строительства капитальных сооружений необходимо провести инженерно-геологические и лабораторные исследования грунта. Для этого бурятся скважины и отбираются образцы грунта. Глубина скважин определяется индивидуально для каждого сооружения. Эта работа выполняется специалистами, и стоимость ее достаточно высока.
Если вы строите отдельный дом, можно не прибегать к услугам геолога и провести исследование грунта самостоятельно. Для этого нужно выкопать яму на 50 см ниже глубины залегания сваи и оценить слои почвы. Если возможно, почву следует проверить в нескольких точках, одна из которых должна находиться в самой низкой части участка. Работу также можно выполнить с помощью бура, оценивая почву на его лопастях.
Важно определить тип почвы и наличие водонасыщенных слоев. Вода значительно снижает несущую способность. Если обнаружена небольшая линза плохого грунта, можно попытаться расположить сваи таким образом, чтобы избежать ее. Одним из преимуществ свайных фундаментов является то, что несущая способность обеспечивается не только за счет опирания на нижний слой, но и за счет трения по всей поверхности сваи.
Собирающие нагрузки
Чтобы сделать правильный расчет, необходимо рассчитать нагрузку, которую оказывает ограждающая конструкция здания на опоры. Эта величина рассчитывается путем сложения следующих значений:
- вес стен и перегородок;
- вес перекрытий;
- вес крыши
- мертвая нагрузка фундамента
- эффективная нагрузка;
- вес снежного покрова.
Пример расчета для деревянно-каркасного дома
Для более детального рассмотрения расчета фундамента на винтовых сваях приведем пример для одноэтажного деревянно-каркасного дома с мансардой. Крыша строения – металлическая шатровая, поэтому все наружные стены имеют одинаковую высоту (без фронтонов). Внутренние стены из гипсокартона толщиной 80 мм без изоляции, стены с изоляцией толщиной 150 мм. Деревянные потолки по балкам. Высота этажа – 3 м, высота комнаты – 2,7 м. Размер дома – 6 х 6 метров. Высота внешних стен мансарды – 1,5 м. Длина одной внутренней стены составляет 6 м, общая длина перегородок на обоих этажах – 25 м.
Глинистые грунты находятся на высоте 3 м от поверхности земли, на участке нет значительных перепадов высот. Снеговая нагрузка составляет 180 кг на квадратный метр.
Предположим, что сваи имеют диаметр 108 мм и длину 3,5 м (необходимо предусмотреть дополнительный запас, поэтому лучше приобрести сваи длиной 4 м). Для расчета нагрузки следует использовать примерное количество свай – 9 штук (во всех углах + центр стен).
Начнем расчет со сбора нагрузок. Мы сделаем это в табличной форме.
| Тип нагрузки | Коэффициент надежности | Расчет |
| От наружных стен | 1,1 | Длина стены*высота стены*вес = 4*6м*4,5м*50кг*1,1 = 6600кг |
| От внутренних стен | 1,1 | 2 шт(для двух этажей)*3м(высота этажа)*6м(длина)*50кг*1.1 =1980кг |
| Из перегородок | 1,2 | 25м*2,7м(высота этажа)*27,2кг*1,2 = 2204кг |
| Из панелей | 1,1 | 2 штуки (первый этаж и чердак)*6м*6м*150 кг*1,1 = 11880 кг |
| с крыши | 1,2 | (6м*6м*60кг*1,2)/cos45ᵒ(угол наклона крыши) = 3702 кг |
| С фундамента (первоначально) | 1,05 | 9 штук x 40 кг (вес одной стопки)*1,05 = 378 кг |
| Полезная | 1,2 | 2 этажа*(150 кг*6 м)*1,2 = 12 960 кг |
| Снеговая нагрузка | 1,4 | 180 кг*36*1,4 = 9072 кг |
Что лучше выбрать для дома, крыльца, забора?
Винтовые сваи отличаются от других типов фундаментов более низкой ценой, но ограниченной несущей способностью.
Рекомендации по выбору винтовых свай для различных случаев частного строительства:
| Диаметр трубы, мм | Размер болта, мм | Несущая способность, т | Назначение |
| 57 | 180 | 0,8 | Легкие заборы, теплицы, мостики, качели |
| 76 | 220 | 1,5 | Заборы из каменной кладки и профнастила, хозяйственные блоки |
| 89 | 250 | 3,0 | Одноэтажные деревянные здания, веранды |
| 108 | 300 | 4,5 | Каркасные дома, балочные конструкции |
| 133 | 350 | 7,0 | Бревенчатые и газобетонные дома большого диаметра, а также промышленные сооружения |
Среди всех сборных колонн широко используются железобетонные конструкции, которые, в отличие от деревянных и металлических колонн, способны выдерживать большие нагрузки и служить в течение 100 лет.
Назначение железобетонных забивных опор:
| Длина стержня, м | Поперечное сечение, мм | Несущая способность, т | Тип конструкции |
| 3–4 | 150х150 | 10–15 | Легкие здания, деревянные дома, веранды, заборы, беседки |
| 3–4 | 200х200 | до 20 | Кирпичные дома, многоэтажные здания из газобетона, промышленные сооружения |
В отличие от предыдущих двух типов, буронабивные сваи изготавливаются на месте. Перед подготовкой скважины проектировщик должен проанализировать общую нагрузку и геологию почвы.
Влияние размеров на стоимость
Выбор типа и размеров свай зависит не только от их практичности в исходных условиях, но и от экономической целесообразности. Поскольку несущая способность несущих элементов зависит от размеров, стоит оценить, насколько различаются затраты для разных моделей опор.
В таблице ниже приведена зависимость между ценой винтовых опор и их размерами:
| Длина хвостовика винта, м | Диаметр трубы, мм | Размер лопасти, мм | Цена, руб. |
| 1,5 | 57 | 200 | 850 |
| 2,0 | 76 | 250 | 1150 |
| 2,0 | 89 | 250 | 1290 |
| 2,5 | 89 | 250 | 1400 |
| 1,5 | 108 | 300 | 1200 |
| 2,0 | 108 | 300 | 1450 |
| 2,5 | 108 | 300 | 1550 |
Для сравнения зависимости стоимости забивной опоры от размеровсм. таблицу:
| Длина вала, м | Тип сечения, мм | Стоимость, руб. |
| 3 | 150х150 | 1350 |
| 4 | 150х150 | 1750 |
| 3 | 200х200 | 1800 |
| 4 | 200х200 | 2300 |
Потребность в бетоне зависит от размера буронабивных свай, цена которых определяется их прочностными характеристиками. Стоимость такого фундамента обходится в среднем в тысячу рублей за погонный метр.
К факторам, увеличивающим стоимость, относятся:
- расход и класс арматуры,
- гидроизоляционные материалы,
- песок,
- гравий и т.д.
Как выбрать длину свай?
Длина свай Сваи выбираются в зависимости от требуемой высоты фундамента, которая, в свою очередь, является суммой следующих параметров
- высота оголовка сваи;
- глубина залегания твердых пород (не выше уровня промерзания);
- высота цоколя;
- часть трубы, в которой находится монтажное отверстие.
Таким образом, длина винтовой сваи во многом зависит от геологических условий на участке. Высота цоколя также зависит от типа грунта. Например, изменение уровня грунта с высокой степенью морозной волнистости и максимальной глубиной промерзания 1,5 м может составлять до 20 см в зимний период.
На значения параметров также влияют предельные нагрузки. Так, для строительства легких сооружений (бани, гаражи) достаточно высоты свай 2,0 м, а для строительства жилых зданий требуются колонны не менее 2,6 м.
Области применения
Создание проекта, выбор параметров для фундамента и соблюдение заданных значений. Только так можно достичь оптимального баланса между качеством полученного результата и финансовыми затратами на строительство фундаментов.
В то же время расчет фундамента для неопытного строителя может вызвать трудности, которые приведут к ошибкам и нарушению технологии. Поэтому владельцу, не имеющему опыта и квалификации в этой области, следует доверить проектные расчеты профессионалам. Любые отклонения в ходе строительства должны быть согласованы с инженерами, проводившими расчеты.