Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях - Floresnsk.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?

Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

Тип винтовой сваи Нагрузка на сваю не менее, тн
СВЛ-571
СВЛ-762
СВЛ-892,5
СВЛ-1085
СВЛ-1338
СВЛ-15915
СВЛ-21920
СВЛ-32530

Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.

Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.

Расчет свайно-винтовых фундаментов

Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:

  • прочности материала свай и свайных ростверков;
  • несущей способности грунта основания свай;
  • несущей способности оснований свайных фундаментов;
  • если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

  • осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
  • перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

  1. при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
  2. фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
  3. расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
  4. снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
  5. коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
  6. грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
  7. глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
  8. винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
  9. 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
  10. 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.

Пример расчета свайно-винтового фундамента 2-х этажного дома с размером 6х8 метров

Рассмотрим пример расчета фундамента из винтовых свай при строительстве 2-х эт. дома площадью 6000х8000 мм. У него будет сооружаться пологая крыша и 1 внутренняя несущая стена. Ставится этот дом на глинистой почве с несущей способностью в 4,5 кг/см².

Математические расчеты следующие:

  1. площадь кровли дома – 50 м²;
  2. площадь чердака – 50 м²;
  3. площадь для перекрытий 1-го и 2 этажа – 100 м²;
  4. площадь всех внешних стен – 160 м²;
  5. площадь несущей внутренней стены – 50 м²;
  6. периметр фундамента – 34 м.

В результате получаем следующие данные по нагрузкам на фундамент:

  1. при использовании плосского шифера для кровли, ее вес составит 2,5 тонны;
  2. вес чердачного перекрытия – 3,5 тонны;
  3. перекрытий для этажей – 10 тонн;
  4. вес внешних стен – 16 тонн;
  5. вес внутренних стен – 5 тонн;
  6. ростверка + сваи – 3 тн;
  7. полезная нагрузка (мебель, оборудование, примерное количество проживающих) – 26 тонн;
  8. вес снега – 5 тонн (из справочника региона);
  9. итого общий вес всего строения – 71 т.

При получении данных нужно пользоваться специальными справочными данными и нормами, которые зависят от материала, применяемого в строительстве дома.

Теперь почитаем сколько составит расчетная нагрузка, для этого, к общему весу сооружения прибавляем 30%, в результате получаем 92,3 тонны. Шаг винтовых свай под внутренней несущей стеной должен быть на 30% больше, чем для внешних стен.

Согласно всем полученным данным, одна винтовая свая СВЛ-108 с литым наконечником, будет иметь несущую способность в 4,65 тонн, а общее количество свай для фундамента 2-х этажного дома площадью 48м2 составит 20 шт.

Общие правила по расчету нагрузки на винтовые сваи

Несмотря на то, что фундаменты, выполненные на основе винтовых свай, давно и повсеместно используются при строительстве домов из легких материалов, по всем техническим нормам все равно должна быть предварительно высчитана нагрузка на одну сваю, чтобы определить их оптимальное требуемое количество. Об этом и пойдет речь в настоящей статье.

Особенности проектирования

При проектировании фундамента из винтовых свай в обязательном порядке необходимо провести расчет их количества. Инженеры, занимающиеся проектировкой свайных фундаментов, рекомендуют обращать внимание на следующие тонкости:

  • общая масса сооружения;
  • фактическая масса сооружения, куда включается вес стен, различных перекрытий, кровли, крыши и отделочных материалов, которыми будут обработаны внутренние и внешние стены и фасад дома;
  • расчет полезной нагрузки сооружения на сваи, куда можно отнести массу мебели, людей, которые будут находиться в помещении (можно пользоваться расчетом СНиП, согласно которому это значение составляет 150 килограммам на метр квадратный);
  • нагрузка, вызванная атмосферными осадками (снегом), которую необходимо рассчитывать, исходя из данных, которые могут быть предоставлены государственными статистическими органами либо гидрометцентром по региону, где будет строиться дом;
  • коэффициент запаса, который в обычных условиях принимается за 1,1;
  • способность почвы нести нагрузку, устанавливаемую исходя из ее особенностей в месте установки фундамента;
  • глубина, на которой будет залегать опора (при нормальном грунте она считается равной 1,7 метров).

Схематичное заложение винтовой сваи.

Также необходимо обратить внимание на технические расчеты по данным стандартных винтовых свай для фундамента (за основу берется глубина погружения основания в 1,7 метров):

  • винтовая свая размерами 76 х 200 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 1000 кг;
  • свая размерами 89 х 250 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 2000 кг;
  • свая 108 х 300 х 2500 мм имеет минимальную нагрузку в 2500 кг.

Алгоритм расчета винтового свайного фундамента

После изучения факторов, которые влияют на правильный расчет максимальной нагрузки на свайный фундамент, а также средних технических показателей винтовых свай различных диаметров по минимально выдерживаемой нагрузке, можно перейти к вычислению максимально допустимой массы. После чего уже можно будет просчитать необходимое количество свай с нужным диаметром.

Какие данные необходимо учитывать при вычислении максимально допустимой нагрузки:

  • Площадь домовой кровли, и различных пристроек.
  • Сумму площади чердачного помещения.
  • Сумму площади различных домовых перекрытий (это касается домов, у которых несколько этажей или предусмотрено жилое помещение под крышей).
  • Сумма площади внешних домовых стен.
  • Сумма площади внутренней несущей стены или стен.
  • Периметр самого фундамента.
Читайте также:  Толщина штукатурки стен

После вычисления всех необходимых площадей и размеров, нужно узнать, из какого материала будут сделаны вышеуказанные элементы дома. Затем взять справочник, в котором следует найти приблизительный вес того или иного материала, которой будет использован при построении сооружения и его отдельных элементов. Далее, путем общих математических действий, нужно высчитать общий вес каждой конструкции и стен.

Важным моментом будет определение максимальной нагрузки снега. Для этого понадобится обратиться за информацией в соответствующую службу за показателем по количеству выпадающего снега на один сантиметр или метр квадратный в регионе, где будет происходить строительство. Затем, имея площадь крыши, высчитать нагрузку на фундамент по данному пункту.

Также следует учитывать и особенности грунта земельного участка, где будет происходить строительство. В публикации приведены основные технические характеристики свай, которые будут ввинчиваться в землю на глубину 1,7-2,5 метров без учета промерзания почвы. В этом случае, опять же, можно обратится в соответствующий государственный орган, где и получить данные о глубине промерзания почвы в регионе.

Полезные советы по вычислению нагрузки на винтовой фундамент

Прежде всего следует обратить внимание на информацию, содержащуюся в различных справочниках по техническим характеристикам тех или иных материалов. Если человеку что-то остается не понятно при расчете веса элемента дома, то не стоит думать на авось, что, в случае ошибки, фундамент все равно выдержит. Нужно помнить, что фундамент из винтовых свай, несмотря на свою надежность и универсальность, не терпит просчетов.

Для того, чтобы правильно рассчитать будущую нагрузку на свайный фундамент, нужно оперировать точными данными. Для этого необходимо запастись терпением и, по возможности, обложится справочниками. Если на это нет времени, то лучше обратится к специалистам, которые сделают это по всем нормам.

Самостоятельный расчет свайно-винтового фундамента


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.

Для чего это нужно?


Свайный фундамент из металлических опор с лопастями на конце — самый экономичный и востребованный вид основания для сложных участков рельефа.

Технологические достоинства 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 свайно-винтового фундамента, 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);
  • вес;
  • 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:

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.
Читайте также:  Бурение скважин на воду

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.

При высоком ростверке вся нагрузка ложится целиком на сваи. На них действуют вертикальные нагрузки снизу, деформирующие нагрузки сбоку (в грунте и на поверхности). Всё это рассчитать довольно сложно для непрофессионала.

Как и для свайного фундамента, 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 обвязка 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):

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 установка винтового основания свайного типа 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.

Другие статьи про свайно-винтовой фундамент, представленные на нашем сайте: ремонт винтовыми сваями, отделка цоколя.

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.

Расчет несущей способности свайного фундамента

Методика расчёта необходимого количества свай для фундамента с исходными данными и конкретными примерами. Провести точный и правильный расчёт нагрузки свайного фундамента с учётом всех параметров, требований, норм и правил может каждый человек, знающий сопромат и разбирающийся в математике. На практике это сложно и не нужно неспециалисту, а возможные просчёты могут привести не только к убыткам. Но понять принцип расчёта поможет краткая упрощённая методика:

  • Подсчитывается общий вес сооружения.
  • Определяются снеговая и ветровая нагрузки исходя из средних обобщённых данных.
  • Подсчитывается полезная или бытовая нагрузка.
  • Подсчитывается общий вес ( сбор весов).
  • Ориентируясь на полную площадь строения и минимально допустимый шаг свай .определяется их общее максимальное количество
  • Подсчитывается суммарная площадь оснований свай.
  • Подбирается типоразмер и реальное количество свай.
  • На основе максимальных значений расстояний между сваями с учётом равного распределения нагрузок формируется план свайного поля.
  • С учётом распределения нагрузок от строения проектируется и рассчитывается ростверк .

Конкретные цифры для расчётов

В случае, когда сложно либо невозможно определить несущую способность грунта, принимается значение 2,5 кгсм2,  это усреднённый показатель для грунтов российской средней полосы.

Исходные данные для расчёта свайных фундаментов

Максимальный шаг винтовых свай для малоэтажного и хозяйственного индивидуального строительства:

  • строения из бревна или бруса 3 м;
  • сооружения каркасного либо сборно-щитового типа 3 м;
  • здания с несущими стенами из облегчённых блоков 2,5 м;
  • дома из кирпича и полнотелых бетонных блоков 2 м;
  • монолитные сооружения 1,7 м.

Для кустов свай под печи, колонны и подобные сооружения с сосредоточенной нагрузкой допустимое минимальное расстояние между сваями 1,5 м, для веранд и аналогичных построек 1,2 м.

Вес конструкций и частей зданий

Для сбора весов допустим приблизительный подсчёт. Ошибка в большую сторону приведёт к небольшому увеличению стоимости работ. Если же реальные нагрузки окажутся больше расчётных, то возможно разрушение фундамента и здания в целом.

Предпочтительный ориентир при отсутствии точной информации максимальное значение.

Стены :

  • кирпичные 600-1200кгм2;
  • бревенчатые 600 кгм2;
  • газо- и пенобетонные 400-900 кгм2;
  • каркасные и панельные 20-30 кгм2.

Крыши с учётом стропильной системы:

  • листовая сталь, в т.ч. металлопрофиль и металлочерепица 20-30 кгм2;
  • листы асбоцементные 60-80 кгм2;
  • рубероид и другие мягкие покрытия 30-50 кгм2.

Перекрытия:

  • деревянные с утеплителем 70-100 кгм2;
  • цокольные с утеплителем 100-150 кгм2;
  • монолитные армированные 500 кгм2;
  • плитные пустотелые 350 кгм2.

Снеговая и ветровая нагрузки подсчитываются с учётом средних региональных показателей с поправочными коэффициентами. Средняя эксплуатационная (полезная) нагрузка с учётом веса людей, оборудования, техники, мебели, домашней утвари — 100 кгм2. После сведения веса необходимо применить к результату коэффициент запаса 1,2.

Пример подсчёта потребности в сваях

Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:

  • с крышей из металлочерепицы;
  • стены бревенчатые;
  • перекрытия деревянные;
  • размер 6 Х 6 м;
  • без фундаментальной печи;
  • высота стен 2,4 м.
Читайте также:  Инструмент для укладки линолеума

Расчет:

  • вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х 24 (периметр) Х 600 = 34560;
  • вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200;
  • вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080;
  • полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.

Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.

Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кгм2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.

Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.

Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук винтовых свай.

Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.

Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.

Расчёт ростверка

Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.

Довольно сложные подсчёты застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только небольших индивидуальных строений:

  • Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала стен.
  • Голова сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см для монолитного исполнения
  • По ширине ростверк не может быть меньше толщины стены.
  • Высота должна быть не меньше 30 см для бетона.
  • Ростверк должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем почвы.
  • Соединение опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.

Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

Какие допустимые нагрузки способны выдерживать винтовые сваи и какая у них несущая способность? Какой диаметр винтовой сварной сваи (свсн) будет самым подходящим для устройства свайно-винтового фундамента? – это самые задаваемые вопросы на этапе проектирования строительства. Ошибки в расчётах, как правило, снижают надёжность опор под зданиями, приводят к усадке или крену строений. И, в конечном счёте, к повреждениям их основных конструкций.

Допустимая нагрузка – важнейший показатель винтовых элементов фундамента

Важной характеристикой винтовых свай, влияющей на правильный их подбор при устройстве фундаментов под конкретные сооружения, является несущая способность.

Это ничто иное, как учитывающая деформации почвы максимальная нагрузка, которую выдерживают сваи без потери своих функциональных качеств. Для грунтов с различными прочностными характеристиками, а также изделий, отличающихся длиной, диаметром трубы и лопастей – она разная.

Далее ознакомимся с параметрами, от которых зависит допустимая нагрузка на винтовые сваи, а также с правильным её теоретическим расчётом.

Виды свай и их параметры

Разнообразие типоразмеров этих изделий связано с применением их под конкретные виды возводимых объектов.

В частном домостроении преимущественно используются винтовые элементы фундаментов с диаметрами трубы от 89 до 159мм. Так, допустимая нагрузка на винтовую сваю 89мм делает возможным их применение при возведении каркасных одноэтажных домов, веранд и беседок. С увеличением диаметра трубы увеличивается цена и расширяется диапазон их применения: 108мм, 133мм и 159мм – для устройства фундаментов двухэтажных каркасных домов, а также одноэтажных из бруса, пенобетона и кирпича.

А допустимая нагрузка на винтовую сваю 325мм приемлема при использовании её в проектировании тяжёлых конструкций домов или промышленных объектов.

При расчётах допустимых нагрузок на сваи используют такой важный параметр, как площадь её конструктивного элемента – лепестковой подошвы.

При этом за радиус подошвы принимают расстояние от центра сваи до крайней (образующей контур лепестка) точки.

Для вычисления площади используют известную математическую формулу: возведённый в квадрат радиус лопастей умножают на 3,14 (число Пи). Для разных диаметров труб она составляет:

  • 89мм – 490см 2 ;
  • 108мм –706см 2 ;
  • 159мм – 1590см 2 ;
  • 325мм – 9567см 2 (для расчётов значения диаметров лопастей всегда берут в сантиметрах).

На выбор длины детали влияют характер грунта (в том числе уровень его промерзания) и перепады высот на стройплощадке.

Длина свай стандартизована и составляет:

  • для коротких – 160-250см;
  • для длинных – до 11,5м (с шагом 50см).

При правильной установке они должны упираться лопастями в плотный слой грунта.

Прочность грунта основания

Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.

Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см 2 ) грунтов на глубине 1,5м следующие:

  • глина – 3,7–4,7;
  • суглинки и супеси – 3,5–4,4;
  • песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.

Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.

Определение максимально возможной величины нагрузки на винтовую сваю

Для расчёта нагрузок, которые способны выдержать элементы свайно-винтового фундамента, нужно знать площадь подошвы их лепестков и прочностные характеристики (максимальная несущая возможность) грунта. Перемножив между собой величины этих показателей, получают желаемое значение несущей способности винтовой опоры – максимально возможной выдерживаемой нагрузки.

Для примера определим, какую нагрузку выдерживает винтовая свая 108х2500мм. Исходные данные для упрощённого расчёта принимаем такими:

  • грунт на строительном участке – глина;
  • диаметр лопасти сваи 108мм – 300мм.

Воспользуемся данными таблиц в справочнике и определим несущую способность грунта (Rо) в месте установки фундамента: Rо = 6кг/см 2 . Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см 2 .

Искомую нагрузку получим в результате перемножения:

F = Rо х S = 6 х 706 = 4,23 (тонны).

Именно такую расчётную (среднюю) нагрузку выдерживает одна свая 108мм, упираясь лопастью в слой глины.

Однако, её значение есть неоптимизированным, так как не учитывает коэффициент надёжности (γk). Он зависит от количества опор в фундаменте и способа производства геологических изысканий. При известных результатах таких изысканий на участке его значение составляет 1,2.

Выполняя самостоятельные исследования почвы на участке и используя табличные показатели прочности грунта, необходимо увеличивать запас надёжности. Для этого надо использовать в расчётах коэффициент надёжности порядка 1,7–1,4. Его величина зависит от количества свай в фундаменте: при минимальном количестве (до 5) он будет максимальным – 1,7. С увеличением опор до 20 коэффициент уменьшится до 1,4. При этом устанавливаемые сваи должны иметь низкие ростверки.

Таким образом, с учётом коэффициента надёжности расчёты максимально возможной нагрузки на сваи N (при пользовании табличными данными о грунтах) показывают её уменьшение по сравнению с расчётной нагрузкой F:

N = F : γk = 4,2 : 1,7 = 2,47 (т).

В качестве заключения

Качественный монтаж свайно-винтовых фундаментов зависит от правильного расчёта нагрузок на винтовые сваи, включающих и геологическую оценку грунта. Ошибки в расчётах приведут к занижению несущей способности фундамента или же большому перерасходу материала.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector