При возведении любого здания или сооружения, от небоскреба, до забора или хозблока, первым по порядку и важности следует устройство фундамента. Для строительства на сложных грунтах хорошо себя зарекомендовали свайные фундаменты. Произвести правильный расчет свайного фундамента могут только специалисты, так как приходится учитывать все нюансы основания для конкретного здания и типа грунтов. Все остальные способы дадут только приблизительный результат.
Есть определенные правила расчета свайных фундаментов и все их надо учитывать Источник fazenda.guru
Типы свайных фундаментов
Свайные фундаменты имеют несколько преимуществ перед обычными ленточными или плитными, такие как:
Снижение расхода материалов.
Возможность устройства на сильнопучинистых грунтах.
Возможность монтажа на участках с большим уклоном.
Высокая скорость монтажа в случае применения винтовых свай. Фундамент под обычный загородный дом монтируется за 1-2 дня, нет необходимости ждать полного набора прочности бетоном в течение 28 суток.
Видео описание
В этом видео мы рассмотрим, что нужно знать о бетонных сваях:
Сваи применяются 3 видов:
Забивные.
Буронабивные. Как один из вариантов буронабивных свай монтируют так называемые сваи ТИСЭ, с уширением внизу. Такая конструктивная особенность снижает нагрузку на грунт и позволяет фундаменту эффективно противостоять силам выталкивания, возникающим при морозном пучении грунтов.
Винтовые.
Забивные элементы в частном строительстве применяются крайне редко, т.к. требуют привлечения тяжелой строительной техники.
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.
Онлайн калькулятор фундамента
Чтобы узнать примерную стоимость фундамента типа «ростверк на сваях», воспользуйтесь следующим калькулятором :
Расчет свайного фундамента
Для расчета свайного фундамента , как и любого другого следует вычислить нагрузки на основание F. Для этого складывают вес стен, перекрытий, кровли, снеговую нагрузку и нагрузку на пол. Первые 3 параметра можно вычислить самостоятельно, либо с помощью специальных строительных калькуляторов. Снеговая нагрузка зависит от региона, в котором расположено строение и определяется по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», нагрузка на пол принимается равной 180кг/м2 общей площади сооружения.
Распределение снеговых нагрузок в зависимости от климатических зон Источник obustroeno.com
Затем определяется несущая способность сваи по формуле
P= ϒ cr*R0*S+u ϒ cf*fi*hi , где
R0 – нормативное сопротивление грунта под основанием сваи
S – площадь основания
ϒcr – коэффициент условий работы грунтов под основанием
u – периметр сечения
ϒcf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности
fi – сопротивление грунта на боковой поверхности
hi – глубина погружения сваи ниже уровня земли.
Площадь основание S круглых свай вычисляется путем перемножения квадрата радиуса сваи на 3,14, периметр – умножением диаметра сечения на 3,14. Диаметр сваи выбирают, исходя из предполагаемого материала опалубки и параметров оборудования, обычно для частного строительства - 200-300 мм.
Видео описание
Глубина погружения выбирается произвольная, но не менее глубины промерзания грунта +0,5 м, либо по глубине залегания несущего слоя грунта, так же следует учесть уровень грунтовых вод.
Нормативное сопротивление грунта R0, коэффициенты условий работы ϒcr и ϒcf определяется по таблицам из СНиП 2.02.03-85.
По таким таблицам специалисты определяют нормативное сопротивление грунта, но сначала нужно узнать тип грунта, для чего проводится анализ почвы Источник stroj.umorists.ru
После вычисления несущей способности опорного элемента вычисляется их количество, для чего нагрузка на основание F умножается на коэффициент надежности, равный 1,2, и делится на несущую способность P. Если получилось нецелое число – значение округляется до целого в большую сторону.
В некоторых случаях может потребоваться установка дополнительных опор, например при сооружении в здании печи или монтаже тяжелого оборудования.
Далее сумму длин несущих стен делят на количество свай. Таким образом вычисляется шаг свайного поля. Для определения необходимого количества бетонного раствора складывается объем свай, который вычисляется перемножением площади сечения на высоту сваи. Высота сваи учитывается не до уровня земли, а до заданной верхней точки.
Для этих вычислений также можно воспользоваться калькулятором свайного фундамента, указав форму основания, подставив необходимые переменные и выбрав в специальных полях формы табличные значения из нормативных документов.
Расчет столбчатого фундамента
Столбчатым называют свайный фундамент, в котором сваи расположены на поверхности земли или заглублены не более чем на 0,5 м. Такой тип оснований может использовать только для строительства небольших легких сооружений, например гаража, хозяйственного блока маленькой бани или дачного домика по каркасной технологии или из бруса.
Расчет столбчатого фундамента производится также, так и свайного, однако при вычислении несущей способности столба не учитываются боковые нагрузки, таким образом, формула для расчетов получается следующая:
P= ϒcr*R0*S
Столбы могут изготавливаться монолитным способом, как и сваи либо изготавливаться из кирпича, шлакоблока или бетонных блоков. Во втором случае сечение получается квадратное или прямоугольное, и площадь вычисляется перемножением длин сторон. Это нужно учитывать при расчетах с помощью калькулятора столбчатого фундамента.
Расчет фундамента на винтовых сваях
Для вычисления основания на винтовых сваях применяется та же методика, что и для буронабивных свай, однако расчеты упрощаются, т.к. винтовые сваи – типовое изделие, и несущую способность сваи не нужно вычислять самостоятельно, достаточно посмотреть значение в таблице и разделить нагрузку от сооружения на этот параметр. При расчетах за площадь основания сваи принимается площадь лопасти.
Чтобы определить, какую нагрузку должен выдерживать элемент фундамента, нужно рассчитать примерное количество свай. Для этого длина несущих стен делится на предполагаемый шаг монтажа опор, обычно 2-3 м. Затем, делением суммарной нагрузки сооружения на фундамент на количество опор, вычисляют нагрузку на 1 сваю. Необходимая площадь опоры определяется по формуле
S=F=1,2/R0
– коэффициент надежности, R0 – нормативное сопротивление грунта. Зная площадь лопасти, вычисляют ее диаметр по формуле D=2√S/π , и по получившемуся значению выбирают из сортамента ближайший в большую сторону типоразмер.
Такие данные нужно ввести для расчетов в онлайн калькулятор фундамента на винтовых сваях Источник hixez.ligetok.ru.net
Применив для расчета количества свай для фундамента калькулятор, можно выбрать наиболее подходящий для заданных условий и выгодный экономически размер свай путем подстановки различных параметров. Глубина погружения свай определяется на основании глубины залегания несущего слоя грунта и уровня грунтовых вод.
Видео описание
Какие особенности бетонных забивных свай? Мы поговорим о свайном фундаменте в нашем видео:
Расчет свайно-ростверкого фундамента
При строительстве на сложных грунтах, на участках с большим уклоном, либо при строительстве из кирпича, газобетонных или других блоков по верхней поверхности свай изготавливают ленту, которая называется ростверк. Выполнен он может быть монолитным из железобетона или сборным (сварным) из металлопроката. При расчете свайно-ростверкого фундамента к нагрузкам от сооружения добавляется еще и вес самого ростверка. При изготовлении ростверка из металлопроката, двутавра или швеллера, вес вычисляется умножением длины ленты на удельный вес профиля, который указывается в сортаменте. Для железобетонной конструкции – вычисляется объем бетона (площадь сечения ленты на длину) на плотность материала, равную 2400 кг/м3.
Видео описание
Как производятся сваи для фундамента? Какие особенности свайного фундамента? Плюсы и минусы свайного фундамента. Как происходит расчёт по проектам? Всё и больше в данном выпуске:
На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования и ремонта фундаментов под ключ . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».
Заключение
Расчеты любого типа фундамента гораздо удобнее производить при помощи строительных калькуляторов, ведь отпадает потребность в поисках нужных параметров в различных справочниках. После ввода необходимых данных, таких как габаритные размеры и форма фундаменты, нагрузка на фундамент, тип грунтов, глубина промерзания и уровень грунтовых вод автоматически вычисляются конструкционные размеры и количество необходимого материала. Однако не следует забывать, что фундамент – важнейший элемент здания, определяющий прочность всей конструкции, поэтому все самостоятельные расчеты, не важно, по формулам или с применением калькуляторов – скорее, справочный материал, для примерного подсчета материалов и трудозатрат, а, следовательно, стоимости сооружения. Точные вычисления и составление рабочих чертежей лучше поручить специалистам.
Вконтакте
Одноклассники
Придерживаясь профессионального подхода к строительным работам, в ходе проектирования следует произвести необходимые расчёты.
Они позволят сократить время и силы на выполнение всего объёма задач и существенно сэкономят материалы
.
Свайный фундамент из металлических опор с лопастями на конце - самый экономичный и востребованный вид основания для сложных участков рельефа.
Технологические позволяют закончить его устройство за 3 дня, а служить основание будет не менее 100 лет.
Чтобы всё так и произошло, нужно равномерно распределить несущую нагрузку возводимого строения, учесть особенности грунта, уровень промерзания и залегания грунтовых вод.
Как результат в ходе расчётов можно получить:
- высоту винтовых свай;
- глубину их заложения;
- оптимальный диаметр опор;
- общее количество;
- суммарную стоимость расходов.
Вывод: расчёт фундамента экономит время и деньги, гарантирует долговечность сооружения.
Последовательность вычислений
Распространённая методика расчёта винтовых свай по СНиП 2.02.03-85
опирается на геодезические данные по конкретному участку застройки, которые включают сведения о:
- рельефе участка;
- составе и плотности грунта;
- уровне залегания грунтовых вод;
- уровне промерзания грунта;
- объёме сезонных осадков, характерном для данного климатического пояса.
Совет: при невозможности произвести геодезическое исследование в расчётах руководствуются минимально-расчётной нагрузкой.
Чтобы выполнить расчет , сначала вычисляем количество винтовых свай (К ). Для этого необходимо знать:
- общую нагрузку на фундамент (Р ), которая исчисляется по таблицам удельного веса материалов (в кг);
- коэффициент надёжности (k ) как поправку значения нагрузок (на него обязательно умножают Р );
- несущую способность грунта , определяемую по таблице усреднённых нагрузок на винтовые сваи;
- площадь пяты сваи в зависимости от диаметра (по таблице);
- максимально допустимую нагрузку (S ) на одну сваю (по таблице).
Полученные данные подставляют в формулу, согласно которой выполняется расчет фундамента на винтовых сваях: К = P*k/S
Коэффициент надёжности (k) согласуется с количеством свай:
- k = 1,4 - для 11-22 шт;
- k = 1,65 - для 6-10 шт;
- k = 1,75 - для 1-5 шт.
Каждая свая несёт нагрузку, пропорциональную суммарной нагрузке строения.
Используя приведенную формулу, коэффициент и винтовые сваи для фундамента расчет нагрузки и последующее строительство выполняются довольно просто.
Для окончательного расчёта требуется распределить нагрузку под несущими стенами и зонами повышенного давления на фундамент, учитывая :
- тип свай (висячие или стойки);
- показатель кренового усилия.
Справка! Для точных расчётов и профессионального проектирования свайного фундамента в свободном доступе Интернета существуют компьютерные программы StatPile и GeoPile. К ним прилагаются руководство и по 10 конкретных примеров расчёта.
Параметры
Расчет винтового фундамента и нагрузки на него складывается из определения следующих параметров:
1. Масса самого строения (в кг) - величина постоянная:
- стены и перегородки;
- перекрытия;
- крыша.
2. Дополнительный вес - нагрузки временные:
- вес снега, выпавшего на крышу;
- эксплуатационный вес содержимого дома: мебель, оборудование, отделочные материалы, включая людей (в среднем - 350 кг/м²).
3. Правильный расчет нагрузки на свайно-винтовой фундамент невозможен, если не учесть динамические нагрузки (кратковременные):
- создаваемые порывами ветра;
- возникающие в результате осадки строения;
- возникающие при перепадах температур.
О том, как рассчитывается винтовой фундамент дополнительно рассказано на видео ниже:
Виды винтовых свай
По виду сваи бывают:
- широколопастные с литым наконечником (у конуса ᴓ6…14мм) - для малоэтажных построек на простых грунтах;
- многолопастные с несколькими лопастями на разном уровне - для повышенных нагрузок в сложных грунтах;
- сваи переменного периметра - для специфических задач;
- узколопастные с литым зубчатым наконечником - для каменистых почв и вечной мерзлоты.
Справка: меньшей надёжностью обладают стволы из шовных труб с приваренными лопастями.
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:
- 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.
Ростверк
Ростверк служит для равномерного распределения нагрузки на конструкцию основания.
Независимо от вида ростверка (сборный он или монолитный, высокий или низкий), для его надёжности необходимо рассчитать следующие параметры:
- силу продавливания фундамента;
- силу продавливания на каждый угол;
- силу воздействия на изгиб.
Как и для , эту интеллектуальную работу можно выполнить с помощью компьютерных программ StatPile и GeoPile . Есть вариант проще - воспользоваться стандартом индивидуального строительства, который устанавливает:
- соединение опор с ростверком - жёсткое или свободное;
- глубину вхождения головы сваи в ростверк - не менее 10 см;
- положение ростверка не ниже 20 см над землёй;
- ширина равна толщине стен (не менее 40 см);
- высота ростверка - 30 см и более;
- армирование (продольное и поперечное) прутом ᴓ10-12 мм.
Важно ! В нестабильных грунтах прочность свайного основания усилит металлическая на уровне цоколя (уголком или швеллером).
Пример расчёта свайно-винтового фундамента
В следующем примере подробно описано, как рассчитать фундамент на винтовых сваях для постройки каркасного дома.
Исходные данные - свайно-винтовой фундамент 6х6:
- типовой дом каркасной конструкции с крыльцом под шиферной кровлей;
- габариты - фундамент 6 на 6 на винтовых сваях при высоте (h) 3 м;
- две взаимно пересекающиеся внутренние перегородки, делящие пространство на 3 помещения;
- крыша со скатом 60⁰;
- материал каркаса - брус 150х150;
- материал стен - сэндвич-панели;
- материал ростверка - брус 200х200.
1. Определяем площадь каждой стены:
- несущие - 18 м²*4 = 74 м²;
- перегородки - 9*2 + 12 = 30 м².
2. Определяем нагрузку стен , используя таблицу:
- для несущих стен - 50 кг*74 = 3700 кг;
- для перегородок - 30кг*30 = 900 кг;
- всего 3700 + 900 = 4600 кг.
3. Прибавляем вес на 36 м² площади:
- цокольного перекрытия - 150 кг*36 (площадь дома) = 5400 кг;
- чердачного перекрытия - 100 кг*36 = 3600 кг;
- крыши 50 кг*36 = 1800 кг;
- в итоге - 4600+5400+3600+1800 = 15400 кг.
4. Прибавляем дополнительный вес и динамические нагрузки (вес снежного наста = 0):
- 350*36+15400 = 28000 кг.
5. Выбираем коэффициент надёжности 1,4.
6. Берём из таблицы максимально допустимую нагрузку на пяту (ᴓ300) одного свайного элемента: она равна (по таблице) 2600 кг, при расчётном сопротивлении грунта - 3 кг/см² (грунт средней плотности, при глубоком залегании грунтовых вод и промерзании не более 1 м).
7. Подставляем значения в формулу К = P*k/S
- 28000*1,4*2600 = 15 (шт).
В этом случае 12 свай установим под углы и пересечения, а 3 используем для усиления зон с повышенной нагрузкой.
Порядок установки
Бывает, что грунт под фундамент не осложнён плывуном или скальными породами.
В таких случаях вполне доступна для непрофессионала :
- Самая трудоёмкая и ответственная часть - сделать расчёты.
- Готовят необходимый материал и инструменты.
- По схеме разметки строительной площадки устанавливают винтовые сваи с помощью ручного ворота (желательно это делать вдвоём).
- Концы стволов выравнивают над землёй по уровню, излишки срезают.
- В нестабильных грунтах прочность свайного основания усиливают металлической обвязкой на уровне цоколя (уголком или швеллером).
- Устанавливают ростверк.
Общие строительные навыки, пытливый ум и целеустремлённость - вот условия успешной работы по установке фундамента данного типа.
Полезное видео
Фундамент на винтовых сваях: расчет количества свай наглядно представлен на видео ниже:
Вместо выводов
Достоинства винтовых свай очевидны:
- возможность использовать при точечной застройке;
- исключение объёмных земляных работ;
- дополнение пристройками основного объёма;
- долговечность;
- экономичность материала.
Глядя на них, главную проблему обычно стараются не замечать. А заключается она в уязвимости ствола к процессу ржавления . Поэтому защите металлической поверхности необходимо уделить серьёзное внимание уже при выборе, покупке, хранении, а также соблюдать технологию установки.
Вконтакте
Свайно-винтовой фундамент является очень популярным за счет своей универсальности и возможности устанавливать его на тех почвах, которые отличаются подвижностью и неустойчивостью, а также на рельефных участках.
Наиболее распространенными являются сваи винтового типа, так как для их монтажа не требуются особые навыки и умения, а земляные работы выполняются в минимальных количествах. Но для качественного монтажа основания в первую очередь нужно произвести расчет фундамента на винтовых сваях.
Алгоритм расчета
Для того чтобы свайно-винтовой фундамент служил своим хозяев долгое время, он должен быть сделан качественно. В первую очередь на дальнейший монтаж оказывает влияние правильность расчетов. Рассчитывается фундамент поэтапно:
- Проведение геологической оценки залегающего грунта.
- Анализ нагрузок на фундамент и грунт.
- Расчеты на основе собранных ранее данных.
- Выполнение чертежа будущей конструкции.
- Расчет необходимых материалов для устройства и затрат на них.
Все перечисленные пункты обязательны к исполнению, так как при пропуске хоть одного винтовой фундамент может выйти с маленькой несущей способностью или будет наблюдаться большой перерасход материала.
Исследование залегающего на участке грунта
Обязательно перед любой постройкой какого-либо сооружения проводятся геологические исследования грунта, которые включают в себя выемку почвы и ее анализ. В зависимости от показателей данного анализа делается вывод о качестве и типе почвы и выявляется то основание, которое будет уместно в этих условиях. Такие работы должны проводить только специализированные службы, но стоимость их работы достаточно велика.
Если в бюджете не предусмотрена возможность вызова геологов, то можно попытаться произвести работы по оценке залегающего грунта самостоятельно.
Важно! Изучение грунта своими руками может выявить неточные показатели.
Для анализа грунта нужно сделать в почве скважину, которая будет на 50 см глубже, чем длина сваи. Лучше всего сделать несколько таких скважин в разных частях участка, но обязательно, чтобы одна из них находилась в самой низкой его точке. Можно выполнять бурение скважины буром, тогда анализ проводится по тому грунту, который остался на лопастях агрегата.
Таким образом, вычисляется тип грунта и наличие в нем грунтовых вод, так как из-за них снижается несущая способность основания. Если обнаружено место, где их много, то можно попытаться не устанавливать сваи именно на этом участке, а обойти его. Несущая способность свайного фундамента определяется не только опорой на плотный почвенный слой, но и трением поверхностью сваи о расположенный вокруг грунт.
Расчет нагрузок
Для расчета несущей способности свай в фундаменте очень важно знать, какая нагрузка будет производиться сооружением на него. Величина общей нагрузки получается из сложения следующих показателей:
- Веса стен и перегородок
- Веса кровли и перекрытий
- Полезной нагрузки на фундамент
- Собственного веса основания
- Возможной снеговой нагрузки.
Для более точного вычисления используют таблицы, в которых прописываются величины данных показателей. Вес свай зависит от их диаметра, точные параметры можно узнать только у производителя. Например, свая с диаметром 108 мм весит приблизительно от 10 до 13 кг, а с диаметров в 133 мм - от 14 до 16 кг.
Для того чтобы произвести расчет снеговой нагрузки нужно иметь под рукой карты «Строительная климатология» .
Важно! Если уклон кровли более 60 см, то снеговая нагрузка в расчет не берется.
Расчет необходимого диаметра винтовой сваи
В зависимости от нагрузки подбирается диаметр сваи для основания. Обычно в частном строительстве используются опорные элементы с диаметром 108 мм. Такие сваи способны выдержать нагрузку от двухэтажного каркасного дома. Несущая способность одной опоры составляет 7 тонн.
Выбор длины сваи
На тех участках, где залегают устойчивые грунты, достаточно будет длины свай в 2,5 метра. Но стоит учитывать перепады рельефа, поэтому дополнительная длина не помешает для запаса.
Важно! Точка опоры на участке у всех свай должна быть одинаковой.
На первом этапе исследования почвы выявляется глинистый слой почвы. Так как он определен, то по длине свая должна входить в этот слой.
Можно пойти другим путем для определения длины сваи. Это метод контрольного вкручивания. Он представляет собой кручение сваи при помощи вставленного в отверстие внутри нее лома с трубчатыми рычагами. Во время прокручивания необходимо при помощи пузырькового уровня проверять вертикальность. Как только усилие затяжки резко увеличивается, то работу можно прекратить. Таким образом, получается определение несущего слоя грунта и нужной длины сваи.
Важно! Обязательно при расчете длины свай нужно делать запас в размере 0,2- 0,5 м, чтобы можно было не переживать за установку на слишком рельефной местности. Лишний кусок потом можно отрезать инструментом по металлу до нужной длины.
Расчет количества опор
После произведенных ранее подсчетов можно определить сколько свай понадобится для фундамента того или иного дома. Для того чтобы получить число необходимых опор нужно сумму нагрузок умножить на коэффициент и делить на несущую способность сваи. Такой расчет не должен вызвать затруднений, если, конечно, не пропущены предыдущие шаги.
После того, как количество нужных свай определено, нужно распределить их по всему периметру дома. Обязательно сваи должны находиться под всеми углами и в тех местах, где несущие перегородки пересекаются. Между теми опорами, что установлены, необходимо монтировать дополнительные, которые будут находиться от первоначальных на том расстоянии, которое зафиксировано в зависимости от типа постройки. Оставшееся расстояние также заполняется опорами, между которыми не должно быть более 2- 3 метров. Для того чтобы понимать через какое расстояние их выставлять, нужно воспользоваться проектом дома или чертежом будущего фундамента, где четко должно быть показано месторасположение свай и расстояние их друг от друга.
Шаг между сваями представлен в зависимости от типа будущего строения:
- Дом из газобетона или пенобетона - расстояние между сваями не более 2 м.
- Дом из бревна или бруса - расстояние между сваями не более 3 м. Также в этом случае может быть шаг, не более 2,5 м, который применяется и при условиях большой ветровой нагрузки на строение.
В месте установки печи или камина нужно установить не менее двух свай, так нагрузка на основание в этом месте колоссальная.
В местах, где располагается терраса, сваи устанавливают по тому же принципу, что и под дом.
Пример расчета фундамента
Для более точного понимания, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример расчета на одноэтажном каркасном доме с вальмовой крышей. Все стены дома одинаковой высоты, то есть не имеют фронтонов. Внутри дома установлены перегородки из гипсокартона с толщиной 8 см, утепление стен составляет 150 мм. Перекрытия установлены на балках, изготовлены из дерева. Высота этажа составляет 3 метра, высота потолков в помещении - 2,7 м, высота мансарды составляет 1,5 м. В плане дом представлен размера 6*6 м. Длина внутренней стены равна 6 м, перегородки на этажах в сумме составляют 25 м.
Дом планируется разметить на относительно прямом участке, без резких перепадов высоты. Глинистый слой почвы залегает на глубине 3 м. Снеговая нагрузка для данных климатических условий равна 180 кг на 1 кв. метр.
Для дома будут использоваться сваи длиной 4 м, чтобы был запас и с диаметром, составляющим 108 мм.
Для начала высчитываем все нагрузки на свайно-винтовой фундамент, суммируя полученные данные для наружных, внутренних стен, перегородок и перекрытий, кровли. Сюда также относится снеговая, полезная нагрузки и показатель от нагрузки фундамента. Для расчета нагрузки от фундамента в расчет предварительно берется 9 свай, которые будут располагаться по всем углам и в середине стен. Таким образом, получаем, что общие нагрузки для данного фундамента будут равны 48776 кг. Округляем полученное число и получаем 48,8 тонн.
Количество свай высчитывается путем деления 48, 8 тонн на 6. Получаем параметр, равный 8,13. Его округляем до целых и получаем 9. Этот показатель сходится с предварительным, значит, опоры так и нужно расставлять: по углам и в середине стен.
Заключение
Такие вычисления обязательно проводятся перед монтажом фундамента, чтобы в дальнейшем не возникло проблем относительно несущей способности основания и эксплуатации здания.
Можно ли самостоятельно выполнить расчет количества винтовых свай, а также узнать необходимое положение на плане, расстояние между прутьями, диаметр и длину? Да, если вы дружите с математикой и способны использовать формулы. Если же вы не уверены в своих силах, то расчет количества свай и других параметров фундаментов лучше доверить профессионалам. Но изучить данный материал будет полезно всем хозяевам, которые собираются строить дом. Чтобы материал лучше закрепился, мы подробно разберем пример, где будет проведен расчет винтового фундамента.
Факторы, которые стоит брать в расчет:
- Наличие места для монтажа каждого прута;
- Уровень заглубления для винтовых опор;
- Количество прутьев;
- Последнее – тип почвы.
Чтобы посчитать общее количество, в расчет стоит брать такие характеристики, как диаметр, а также изделий вместе с длиной. Иногда мастера используют в строительстве сразу несколько видов винтовых опор. Этот шаг делается для этого, чтобы обеспечить максимальную устойчивость и долговечность постройки.
Состоит расчет количества прутьев из 3-х этапов, на первом из которых определяется общая нагрузка. Сам этап можно поделить еще на несколько пунктов для облегченного восприятия:
- Масса будущего дома. Сюда входят все элементы: фасадная отделка, межэтажные перекрытия, а также элементы интерьера.
- Расчетная нагрузка, которая проявляется после заселения и постоянной эксплуатации здания людьми. В нормативных документах есть отдельный СНиП, посвященный нагрузкам и воздействием. В документе указано, что полезная нагрузка не должна превышать 150 кг/м2 для частного дома или 200 кг/м2 для офисного здания.
- Нагрузка в зимний период от снежной массы. Особенно этот пункт важен в холодных регионах, где за зиму может выпасть много снега. Для примера можно взять третий снеговой район РФ. Для него в нормативных документах указано, что давление не должно быть больше 180 килограмм на каждый квадратный метра крыши.
- Нагрузки, полученные из предыдущих пунктов, должны быть сложены и перемножены на 1,1-1,2 – общий коэффициент. В итоге получится цифра общей нагрузки, с её помощью можно будет посчитать не только количество, но и определить нужно расстояние между сваями.
Следующий этап – это поиск показателя несущей способности земли на участке, где будет вестись строительные работы. Благодаря этому параметру можно узнать, какую нагрузку может выдержать одна опора. Помимо почвы на этот показатель влияет и климатические особенности. К примеру, в холодных регионах глубина промерзания грунта больше, если сравнить с теплыми районами страны.
Существуют два варианта, которые позволяют определить несущую способность земли:
- Специалисты проводят геологические исследования, которые подробно описаны в пункте 4.10 СНиП, относящемся к свайным основаниям.
- Использование готового показателя. Этот вариант выбирается в том случае, если нет возможности провести исследования. В строительных документах присутствует расчетная нагрузка практически для каждого типа грунта.
Тут вы можете найти расчетную минимальную нагрузку для каждого типоразмера опорного элемента фундамента:
Определение расстояния между опорами
Расстояние между сваями должно быть примерно 2-3 метра, при частном строительстве четкие параметры редко соблюдаются. Но такое расстояние между сваями подойдет для дома с обычной нагрузкой (одноэтажная или двухэтажная стандартная постройка). Если жилище будет большим, а расстояние между сваями не будет превышать 3 метров, то дом может осесть.
В любом случае, решать, какое должно быть расстояние между сваями должен профессионал. К примеру, если здание будет построено на участке, где постоянно присутствуют ветра, то нагрузка на опоры уже изначально будет на 20% больше. Чтобы перестраховаться от несчастных случаев, инженеры добавляет не 20%, а 30-35% нагрузки. Есть такие нагрузки, которые начинают проявляться только после завершения строительства.
Пример расчетов
Для примера будет взята Новосибирская область, где мы будем возводить постройку из деревянного бруса. В проектной документации указано, что несущие стены должны быть сделаны из бруса с размером 150х150 миллиметров. Высота несущих стен по плану составляет 3,5 метров, а периметр будущей постройки и фундамента – 20 м (сруб составляет 4х6 метров). Жилище будет состоять из 4-х стен, потолка, пола, внутренних перегородок, сделанных из бруса, печки и деревянной мебели.
Удельная масса такого материала для строительства составляет 600 кг/м3. Чтобы понять, сколько нужно сруба, следует сложить все стены и перемножить на высоту: 9,45 м3. Внутренняя нагрузка на один квадратный метра дома составляет 100 килограмм. Теперь можно получить общий вес: 9,45+600+24×100=8070 килограмм.
Теперь переходим к снеговому давлению. Открыв СНиП, мы найдем Новосибирскую область, где норма нагрузки на один квадратный метр составляет 180 кг. В итоге снеговое давление находится следующим образом 180×24=4320 кг.
Чтобы найти ветровую нагрузку, необходимо взять сумму 40+15h и перемножить ее на площадь будущей постройки. Буква «h» здесь означает высоту несущей стены. 24x(40+15×3,5)=2220 кг.
Чтобы понять, какое должно быть расстояние между сваями и сколько должно быть опор, также нужно знать динамическую нагрузку постройки. В нашем случае это 350 кг/м2. В проекте будущего дома нагрузка будет 24×350=840 кг. Общее давление на почву будет равно 23010 кг – этот показатель можно получить при сложении всех полученных нагрузок. Расстояние между сваями в этом случае должно быть не более 3 метров, так как нагрузка от конструкции из бруса будет маленькой.
Для нашего примера идеальным количество будут 12 свай, диаметр сечения которых составит 150х150 мм. Четыре опоры будут расположены по углам постройки, под длинными стенами дома будет по две сваи, а под короткими – по одной. Две опоры будут использоваться для укрепления перегородок внутри постройки. Теперь можно найти и несущую способность каждого прута, для 23010 делим на 12, в итоге получается 1917,5 кг.
Здесь показан другой пример, где расчет фундамента проводится для дома 6×12.
Полезная формула
Профессионалы выполняют расчет нагрузки на одну опору при помощи основной формулы, которая выглядит следующим образом:
(TTd2/4) xR
Выглядит сложно, но если разобраться во всех переменных, то понять формулу сможет даже человек, незнакомый с высшей математикой:
- R – радиус;
- ТТ- число Пи, которые вы наверняка знаете – 3,14;
- d –диаметр болта.
Для примера возьмем диаметр болта 30 см, а радиус будет составлять 4 кг. Если выполнить расчет, то получится 2826 кг.
Расчет винтовых свай: подробное описание, формулы, примеры обновлено: Февраль 26, 2018 автором: zoomfund
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 |
||||
