Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях. Самостоятельный расчет свайно-винтового фундамента Как рассчитать винтовые сваи

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.

На них действуют вертикальные нагрузки снизу, деформирующие нагрузки сбоку (в грунте и на поверхности). Всё это рассчитать довольно сложно для непрофессионала.

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 :

1. Самая трудоёмкая и ответственная часть - сделать расчёты.
2. Готовят необходимый материал и инструменты.
3. По схеме разметки строительной площадки устанавливают винтовые сваи с помощью ручного ворота (желательно это делать вдвоём).
4. Концы стволов выравнивают над землёй по уровню, излишки срезают.
5. В нестабильных грунтах прочность свайного основания усиливают металлической обвязкой на уровне цоколя (уголком или швеллером).
6. 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.

Калькулятор расчета винтовых свай автоматически подсчитывает примерную стоимость фундамента с монтажом или без него. Формула, на основе которой работает расчет, учитывает тип, материал длину сторон постройки, ее площадь, необходимость оголовков и обвязки свай, стоимость забура и закрепления опор.

Мы производим винтовые сваи под фундамент жилых и хозяйственных построек. Винтовые сваи бывают диаметром: 57, 76, 89 и 108 мм. Какая толщина свай нужна, сервис определяет по примерной нагрузке, поэтому важно правильно выбрать в пошаговом калькуляторе тип и длину сторон постройки, по которым подсчитывается вес и площадь строения.

• СВСН 57 мм подходят для заборов, натяжных оград из сетки.
• СВСН 76 мм выдерживают заборы из дерева, профлиста, хозпостройки.
• СВСН 89 мм достаточно прочные для одноэтажных щитовых, каркасных зданий.
• СВСН 108 мм подойдут под дом из бруса, пеноблоков, каркасную постройку.

Помимо типа свай, калькулятор свайно-винтового фундамента учитывает частоту размещения столбов. Максимально допустимое расстояние между опорами свайного фундамента считают по правилам, которые учитывают тип возводимого объекта и материал строительства.

• Дома из газо- и пенобетона ставят на фундамент с шагом столбов до 2 м.
• Дома из бруса, срубы, каркасные постройки ставят на винтовые сваи шагом 2,5–3 м.
• Хозяйственные конструкции, заборы, ограды возводят на сваях фундаментов шагом до 3,5 м.

Кроме общих параметров, учтенных в калькуляторе расчета стоимости свайного фундамента, на цену конструкции и монтажа влияет тип грунта, перепады высот, количество арматуры для обвязки, бетона - для заполнения и укрепления свай.

Как провести расчет фундамента из винтовых свай

Провести предварительный расчет винтовых свай и стоимости их монтажа можно на странице. Для этого выберите тип строения, на следующем шаге - материал, следом длину сторон постройки, определитесь, нужны ли оголовки и обвязка.

Свайный фундамент является одним из самых нетребовательных к плотности грунта и его составу. Отличается минимальной стоимостью, по сравнению с другими типами оснований, а также относительной простотой монтажа. Именно поэтому его и выбирают строители и проектировщики для малоэтажных объектов.

Однако все преимущества данного типа фундамента можно получить только при выполнении грамотного расчета количества свай с учетом конкретных условий эксплуатации. Буронабивные или винтовые сваи под дом обязательно должны иметь достаточный запас прочности.

Основные этапы проведения расчетов количества свай

Расчет количества буронабивных или винтовых свай для фундамента производится в два основных этапа:

1. Вычисление общих нагрузок на основание, включая вес самого фундамента вместе с ростверком. В общий вес также включается и полезная нагрузка: вес мебели, предметов интерьера и т. д. Все эти факторы называются статической нагрузкой.Для большей точности следует учесть и переменные влияющие факторы, такие как количество выпадающих осадков, вес всех жильцов и ветровое давление. Во внимание при расчетах особое внимание уделяется данным, полученным в ходе инженерных изысканий: плотность грунта, уровень промерзания, глубина залегания грунтовых вод, пучинистость.
2. Расчет нагрузки на одну сваю и определение ее несущей способности. Зная максимальные нагрузки, их следует сравнить со значениями статических и переменных величин из первого пункта, чтобы обеспечить достаточный запас прочности.

Расчет длины и диаметра свай

Для проведения расчетов необходимо опираться на следующие данные инженерных изысканий:

• особенности грунта на площадке под застройку;
• гидрогеологические данные.

Данные параметры позволят определить геометрию свай, а также их конструкцию. Для упрощения расчетов принимают сваю за жестко закрепленный в земле стержень. Его положение от подошвы для крепления ростверка определяется расстоянием L1, которое можно вычислить по формуле:

где Lо – длина части сваи от уровня грунта до подошвы высокого ростверка;

аs – коэффициент деформации, который можно взять из соответствующих справочников, либо из СП 24.13330.2011.

Для буронабивных свай глубина погружения в скальный грунт, кроме сильно сжимаемого, определяется по формуле:

Расчет общих нагрузок на основание

Вычисление общих нагрузок возможно только при наличии проекта дома с деталировкой и перечнем используемых материалов. Точный расчет можно проводить на основании СП 24.13330.2011, но для жилых объектов рекомендуется применять упрощенную схему. Это позволит получить чуть меньшую точность, но хорошим запасом по прочности, а также не привлекать специалистов-проектировщиков.

Определяем фактическую массу здания

В понятие фактической массы здания входят все применяемые строительные материалы и конструкции для его возведения: стены, перекрытия, кровля, перегородки, окна, двери, установленное количество свай и т. д. Для определения веса стен можно воспользоваться следующими данными:

1. Кирпичная кладка, толщиной в 150 мм (в полтора кирпича), создает нагрузку на фундамент величиной в 30-50 кг/м2.
2. Оцилиндрованные бревна, брус или сруб способны нагрузить основание на 70-100 кг/м2.
3. Вес железобетонных плит с толщиной 150 мм составит 300-350 кг/м2.
4. Каркасные панели создадут нагрузку на фундамент величиной в 30-50 кг/м2.

Для определения веса перекрытий необходимо ориентироваться на такие значения:

1. Чердачное перекрытие с применением деревянных балок и утеплителя плотностью менее 200 кг/м3 создаст нагрузку на фундамент 70-100 кг/м2.
2. Перекрытие чердака деревянными балками и настилом утеплителя плотностью менее 500 кг/м3 создадут нагрузку для фундамента 150-200 кг/м2.
3. Цокольное перекрытие деревянными балками с утеплителем плотностью менее 200 кг/м2 нагрузят основание на 100-150 кг/м2.
4. Перекрытие цоколя деревянными балками с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 создадут нагрузку для фундамента 200-300 кг/м2.
5. Перекрытие на основе железобетонных плит создадут нагрузку в 500 кг/м2.

Упростить расчет нагрузки кровельного материала можно путем использования данных компании изготовителя.

Для большинства объектов достаточно брать средние значения нагрузки по каждому их конструктивных элементов здания. Однако, если предполагается строительство из плотных материалов, например, кирпича без пустот либо плотных пород древесины, то тогда нужно расчет проводить с использованием максимальных величин.

Определение полной нагрузки на единицу площади производят путем суммирования всех нагрузок и умножения полученного значения на коэффициент 1,5, который обеспечит запас прочности в 50%. Для большинства жилых домов этого запаса будет достаточно.

Определение снеговых нагрузок

Величина снеговых нагрузок определяется согласно СП 20.13330.2011 по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега под действием внешних факторов, таких, например, как ветровых потоков;

ct – термический коэффициент;

µ – коэффициент перехода между снежным покровом и кровельным покрытием;

Sg – масса снежного слоя на единицу площади (1 м2).

Все коэффициенты необходимо взять из таблиц СП 20.13330.2011. При этом вес снегового покрова следует определить с использованием карты снеговых районов.

Величина снежных нагрузок для юга России составляет 50 кг/м2, для средней полосы – 100 кг/м2, а для севера – 190 кг/м2.

Критерии оценки ветровых нагрузок

Для фундамента на основе буронабивных или винтовых свай ветровые нагрузки также стоит учитывать, так как они могут создавать сдвиговые поперечные деформации. Расчет производится согласно СП 20.13330.2011. При этом обязательно учитывают следующие факторы:

1. Преобладающий тип ветровых потоков.
2. Предельные значения давления ветра на единицу площади.
3. Наличие вихревых потокообразований.
4. Возможное образование некоторых видов неустойчивых аэродинамических колебаний.

Нормативные ветровые нагрузки определаются путем суммирования средней и пульсационной составляющих.

При наличии в конкретном регионе преобладающих ветров к нагрузке нужно добавлять минимум 30-35% запаса. Это позволит покрыть возможные неточности при расчетах буронабивных оснований.

Вычисление полезных нагрузок

Расчет полезных нагрузок для буронабивных и винтовых свай вычисляется по методу, описанному в СП 20.13330.2011. Во внимание берутся все предметы интерьера, люди и домашние животные. Для жилых домов рекомендуется брать усредненную нагрузку, которая составляет 150 кг/м2.

Посмотрите видео, которое рассказывает о вычислении полезных нагрузок, а также испытании свайных опор.

Расчет несущих характеристик сваи

Несущие характеристики сваи в конкретном типе грунта являются важными, поскольку в случае пренебрежения ими может возникнуть ситуация, когда характеристики сваи превысят возможности почвы и появятся усадки. Вследствие негативного влияния проседания почвы вес здания будет распределен неравномерно и могут возникнуть нежелательные деформации или частичное разрушение объекта.

Определить несущую способность грунта можно только после проведения изысканий. Затем, зная состав залегающих слоев и с использованием таблиц из нормативных документов можно вычислить несущую способность почвы. В таблице 1 приведены значения для типичных грунтовых составов.

После этого определают несущие характеристики одной сваи. Для этих целей также необходимо пользоваться справочными данными для конкретного типа свай либо данными от производителей свайных элементов для буронабивных или винтовых свай. В качестве примера в Таблице 2 приведены данные по определению несущих способностей винтовой сваи 89х300 (Т).

Расчет количества винтовых или буронабивных свай для фундамента производится обычным делением полной нагрузки объекта на несущую способность одной опоры.

Каким должен быть шаг размещения свай?

Полученное значение количества свай является недостаточным для расчета фундамента, так как их размещать можно только определенным образом, соблюдая определенный шаг, чтобы не нарушить плотность грунта и не ухудшить его несущие способности.

Максимальный шаг для домов из разных материалов составляет:

1. Для деревянных на основе готовых каркасов, бревен либо бруса допустимый интервал между сваями составляет 3 м.
2. Для домов на основе пенобетонных блоков или шлакоблока шаг между сваями должен быть до 2-х метров.

Минимальный шаг свай фундамента ограничен несущими способностями грунта. При установке буронабивных свай или закручивании винтовых происходит уплотнение почвенных слоев. Поэтому слишком близкое расположение является не только нецелесообразным с технической, а и финансовой точки зрения.

Шаг установки свай определяется их диаметром и не может превышать более 3 диаметров опор.

Заключение

Расчет фундамента и определение количества свай для буронабивных и винтовых опор производится с учетом множества влияющих факторов, каждый из которых требуется в обязательном порядке учитывать. Любые ошибки могут сыграть критическую роль в длительности эксплуатации объекта. Поэтому необходимо, как минимум, делать достаточный запас по прочности.

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

Часто встречающиеся ошибки проектирования фундаментов из винтовых свай

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

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

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

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

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

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

Сбор нагрузок

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

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

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

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

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

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

Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

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

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

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

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

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

Таблица 2. Таб. 7.1 СП 20.13330.2011

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

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

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

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

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680кг=3,7 т.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

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

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

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

Кратковременные нагрузки. Нагрузки на перекрытия и климатические нагрузки

От людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия

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

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

S перекрытия х150 кг/м 2 х количество перекрытий

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

Снеговая

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

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

Рис 1. Карта снеговых районов Российской Федерации

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

Для Центральной России получаем:

92 м 2 х 0,18 т/м 2 х 0,7 = 11,6 т

Для районов Поволжья:

92 м 2 х 0,32 т/м 2 х 0,7 = 20,6 т

Для районов Сибири:

92 м 2 х 0,4 т/м 2 х 0,7 = 25,8 т

Ветровая

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

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

Нормативное значение ветровой нагрузки W н находится по формуле:

W н =0,7 W×k (z) ×c

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

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

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

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

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

Таблица 3. Коэффициент k (z) для типов местности

При ветре в скат крыши
При ветре во фронтон

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

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

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

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

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

Сбор нагрузок

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Коррозионная агрессивность грунта – важнейший показатель для подбора характеристик винтовых свай

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

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

Высота цоколя. Есть ли разница в подборе винтовых свай?

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

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

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

Определение зон скопления нагрузок. Как расставить сваи в фундаменте?

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

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

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

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

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

При определении частоты расстановки следует исходить из двух параметров:

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

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

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

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

При покупке свай винтового типа и монтаже качественного свайно-винтового фундамента, особое значение имеет правильный расчет. На основе расчета подбирается нужное количество, необходимое для реализации проекта, определяется правильное расстояние между сваями, несущая способность свайного фундамента и размер свайного поля. Провести подсчет количества свай для фундамента своими силами достаточно сложно - для этого нужно взвесить и проанализировать большое число параметров. Однако, чтобы приблизительно представить себе, сколько свай вам потребуется и какие расходы вы понесете в ходе реализации проекта, можно использовать наш калькулятор.

Как рассчитать количество свай с помощью Online калькулятора?

Использование калькулятора - это отличный вариант для всех тех, кто собирается возводить свайный фундамент. Подобные программы, не требующие установки на ваш персональный компьютер, получили большую популярность при расчете пластиковых окон и различных строительных материалов. И теперь компания «РУС-СВАЯ» предлагает вам использовать их и для покупки свай. При этом пользоваться калькулятором очень просто. Перед собой вы видите интерактивную форму с несколькими полями для ввода данных.

Всё что вам нужно, это указать следующие параметры:

• Сторона A;
• Сторона B;
• Количество углов;
• Тип строения;
• Тип грунта;
• Наличие печки;
• Планируемая высота пола строения над землей.

Расчет проводится по сложным математическим алгоритмам и результат вы получаете практически мгновенно. После нажатия кнопки подтверждения данных вы увидите не только количество, но также их диаметр и длину свай. Все эти параметры будут иметь большое значение при выборе свай под конкретный тип строения.

Основные достоинства использования калькулятора

Калькулятор позволяет вам получить нужный результат с минимальными затратами времени и сил.

Вот основные достоинства, объясняющие его большую популярность:

1. Расчеты проводятся с высокой степенью точности. Все вычисления производит машина, так что вы оказываетесь застрахованы от ошибки. Ранее для того, чтобы провести расчет заказчикам приходилось вооружаться ручкой и бумагой. Это отнимало неоправданно много времени и приводило к ошибкам. С появлением удобного онлайн-инструмента всё изменилось.
2. Высокая скорость расчета. Если сроки поджимают, а приобрести сваи нужно быстро, использование калькулятора станет оптимальным решением. Обратите внимание на то, что программа обрабатывает все введенные данные за считанные секунды.
3. Большая универсальность использования. Наш калькулятор может работать с большим количеством самых разных параметров. В частности, на выбор пользователя предоставляется несколько вариантов строений и типов грунта - вы обязательно найдете то, что вам нужно. В результате, с использованием такого калькулятора, вы без труда проведете все нужные расчеты.
4. Отсутствие необходимости долгой установки. Если ранее расчетные программы требовали от вас длительного скачивания и установки на компьютер, с появлением онлайн-калькулятора вы можете проводить расчеты в режиме реального времени. Программа проста и понятна и работает непосредственно с самого сайта.

Что вы получите воспользовавшись калькулятором?

Произвести расчет винтовых свай под фундамент можно своими руками. Но это потребует значительных временных затрат, в то время как наш калькулятор для расчета позволяет вам:

• Получить точные данные по необходимой закупке винтовых свай .
• Приобрести оптимальное количество без нехватки и излишков.
• Рассчитать количество свай под постройку с конкретными параметрами.

Все эти возможности существенно упрощают для вас выбор. Используйте простой и удобный онлайн-калькулятор, чтобы быстро рассчиать проект свайного фундамента.

После того, как все расчеты произведены, мы будем рады видеть вас в числе наших клиентов. Компания «РУС-СВАЯ» предоставляет для своих заказчиков не только прочные винтовые сваи, но и полный набор необходимых услуг по установке. Работать с нами просто и приятно - вы всегда получаете гарантии качества поставляемого товара и индивидуальный подход к каждому покупателю.