Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самостоятельный расчет свайно-винтового фундамента


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.

Сбор нагрузок свайного фундамента

При расчете свайно-винтового фундамента требуется найти сумму воздействующих на него нагрузок в единицах массы (для крупных зданий это тонны). Их можно разделить на константные и временные. В последнюю категорию входят:

  • Длительные – стационарное оборудование с его наполнением, временные ограждения.
  • Кратковременные – факторы климата (снег и т.д.), передвижное оборудование, транспорт, воздействия живых существ.
  • Специфические – действие пожаров, взрывов, повреждений фундамента (влияющие на внутреннее строение грунта), сейсмического фактора. Их значение может быть отрицательным.

Подсчет общей нагрузки на фундамент реализуется посредством простого суммирования значений нагрузок по всем приведенным категориям. Чтобы узнать сумму константных воздействий, нужно определить удельный вес затрачиваемых на строительные работы материалов. Требуемую информацию может предоставить их поставщик. Зная материал, его толщину и тип конструкции, можно воспользоваться табличным значением параметра. Наибольший удельный вес на каждый квадратный метр имеет железобетон. Это относится к стеновым конструкциям и к перекрытиям. Обязательно учитывается вес кровли.

Когда расчет свай и фундамента производится собственноручно, нужно брать во внимание, что показатель нагрузки определяется как нормативный параметр, перемноженный на коэффициент надежности γf. Последнее значение зависит от материала конструкции и его плотности и обычно находится в границах 1,05-1,3.

К примеру, периметр P внутренних и внешних стен деревянного дома равен 50 м, высота h – 5 м, а удельный показатель сырья – 70 кг/м2. Тогда нагрузка будет рассчитываться по формуле P*h*удельный вес=50 м*5 м*70 кг/м² = 17500 кг = 17,5 т. Аналогичные показатели вычисляют для крыши и перекрытий. В первом случае удельный вес материала умножают на площадь. Во втором добавляют еще один множитель – количество перекрывающих элементов. Эти три значения – для каркасных конструкций, крыши и перекрытий – суммируют. Результат, перемноженный на коэффициент надежности (для постройки из дерева он равен 1,1), будет являть собой значение константной нагрузки.

Поскольку на стадии проектирования нельзя точно узнать общую массу мебели, техники и живых существ, воздействующих на перекрытия, для расчетов используют принятый в нормативах показатель равномерно распределенной нагрузки на квадратный метр (Pt). В жилищах его значение считают равным 150 кг/м². Формула расчета имеет такой вид: S*Pt*n, где n – число использованных перекрытий.

Также при строительстве учитывается снеговая нагрузка на здание, свойственная данному региону. В центральной части ЕТР расчетный показатель считают равным 180 кгс/м². В ряде мест это число значительно выше – в некоторых сибирских регионах оно может достигать 400 кгс/м². Узнать искомое значение можно по карте снеговых районов. Формула для нагрузки состоит из трех множителей: площади крыши, расчетного показателя и коэффициента наклона. Последний параметр для самых типичных покрытий с наклоном в 30-45 градусов считают равным 0,7.

Ветровой нагрузочный показатель часто выражается отрицательным числом (что означает снижение общей массы). Из-за этого при постройке массивных сооружений им часто пренебрегают. Для небольших парусных конструкций, напротив, он очень важен, так как при их возведении нужно представлять влияние на сваи выдергивающих и иных действий. Определяют ветровое давление по формуле: W=0,7* k(z)*c*g, где k(z) – коэффициент для высоты z (находится по таблице для типов местности), с – аэродинамический показатель (зависит от наклона крыши и от того, куда чаще дует ветер – во фронтон или в скат), g – коэффициент надежности, равный 1,4. Чтобы рассчитать общую нагрузку на кровлю, получившееся число W умножают на площадь крыши.

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

  • 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
  • 76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
  • 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
  • 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Диаметр элементов зависит от веса постройки

Порядок расчета

Чтобы в будущем не возникло проблем, рекомендуется перед началом монтажа провести предварительные расчеты. Расчет фундамента на винтовых сваях и его проектирование включает в себя:

  1. изучение основания под здание (геологические изыскания);
  2. сбор нагрузок;
  3. расчеты;
  4. чертежи;
  5. составление смет.

Выполнение всех этих пунктов обязательно. Пропуск какого-либо из них может привести к недостаточной несущей способности или перерасходу материалов.

Читать еще:  Стены из керамических и легкобетонных камней

Изучение характеристик грунта

При строительстве капитальных объектов должны проводится инженерно-геологические изыскания и лабораторные исследования почвы. Для этого выполняют бурение скважин с выемкой проб грунта. Глубину скважин для каждого строения определяют в индивидуальном порядке. Эти работы выполняются специалистами и их стоимость достаточно высока.

При строительстве индивидуального дома к услугам геологов можно не прибегать, а выполнить исследование грунта самостоятельно. Для этого выкапывают шурф глубиной на 50 см ниже глубины сваи и дают оценку найденным слоям грунта. По возможности изучение почвы производят в нескольких точках, одна из них обязательно должна располагаться в самой низкой части территории. Также работы можно вести с помощью бура, оценивая грунт на его лопастях.

Важно выяснить тип грунта и наличие в нем водонасыщенных слоев. Вода значительно снижает несущую способность. Если обнаружена небольшая линза плохой почвы можно попробовать расположить сваи таким образом, чтобы обойти ее. Одним из достоинств свайных фундаментов является то, что обеспечение несущей способности осуществляется не только за счет опирания на нижний слой, но и за счет трения по всей поверхности сваи.

Сбор нагрузок

Чтобы произвести грамотный расчет, необходимо вычислить нагрузку, которую коробка здания оказывает на опоры. Величину находят путем сложения следующих значений:

  • вес стен и перегородок;
  • вес перекрытий;
  • вес кровли;
  • собственный вес фундамента;
  • полезная нагрузка;
  • вес снегового покрова.

Для каркасного дома при вычислении можно воспользоваться таблицей.

Тип нагрузкиВеличина
Стены с утеплением толщиной 150 мм30-50 кг на квадратный метр стены
Перегородки из гипсокартона толщиной 80 мм без утеплителя27,2 кг/м 2
Перегородки из гипсокартона толщиной 80 мм с утеплителем*33,4 кг/м 2
Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3100-150 кг/м 2
Кровельный пирог, кг/м 2
С покрытием из металлочерепицы40-60
С покрытием из керамической черепицы80-120
С покрытием из битумной (гибкой) черепицы50-70
Собственный вес фундамента
ø133 мм длиной 1,65м27 кг
ø133 мм длиной 9 м124 кг
ø108 мм длиной 1,65 м22 кг
ø108 мм длиной 9 м95 кг
ø89 мм длинной 1,65 м14 кг
ø89 мм длинной 9 м60 кг
Временные нагрузки
Полезная (мебель и оборудование)150 кг/м 2
Снеговаяпо табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

*утеплитель укладывается для повышения звукоизоляции.

Значения веса фундамента приведены только для крайних длин, в среднем, масса одного погонного метра сваи диаметром 108 мм находится в пределах 10-13 кг, диаметром 133 мм — 14-16 кг, диаметром 89 мм — 9-7 кг. Точный вес сваи определенной длины можно узнать у производителя.

Для определения снегового района строительства пользуются картами из СП «Строительная климатология». Если угол наклона кровли составляет 60 градусов и более, снеговую нагрузку не включают в расчеты.

Приведенные в таблице значения являются нормативными, чтобы получить расчетные, их нужно умножить на коэффициент надежности, указанный ниже.

· изоляционных слоев, засыпок, стяжек:

o изготавливаемых в заводских условиях

Диаметр винтовых свай

Чтобы произвести грамотный расчет свайного поля необходимо подобрать их диаметр. Чаще всего для индивидуального строительства применяются изделия диаметром 108 мм. Они подойдут для каркасного дома высотой в два этажа. Одно изделие способно выдержать нагрузку 5-7 тонн.

Если необходимо рассчитать фундаменты под массивные и высокие ограждения или одноэтажные каркасные постройки стоит остановить выбор на сваях диаметром 89 мм. Одно изделие в этом случае сможет выдержать нагрузку 3-5 тонн.

Под подсобные сооружения, навесы, небольшие заборы достаточно будет использовать сваи диаметром 76 мм. Несущая способность до трех тонн.

Длина винтовых свай

Для свайного фундамента на участках с устойчивыми грунтами достаточно будет использовать изделия длиной 2,5 м. В этом случае также необходимо учитывать перепады высот территории и предусматривать дополнительный запас. Опирание свайного поля по всему периметру должно происходить на одном уровне.

Для возведения свайно-винтового фундамента на грунтах с плохими характеристиками выполняют изучение грунта с помощью бура. Им нужно дойти до глинистого слоя. Длину сваи назначают так, чтобы она входила в этот слой.

Можно применить так называемый «метод контрольного вкручивания» — в отверстия внутри тела сваи заводится лом, на него одевают трубчатые рычаги, два работника перемещают их по кругу, создавая крутящий момент, третий контролирует вертикаль ствола пузырьковым уровнем, при резком увеличении усилия затяжки (обязательно ниже отметки промерзания) работы прекращаются. Таким образом определяют глубину залегания несущего пласта и определить необходимую длину свай.

Важно! Расчет свайно-винтового фундамента должен предусматривать запас по длине. Если длина изделия больше, после монтажа его можно легко обрезать до нужного значения с помощью режущего инструмента по металлу. Запас рекомендуется предусматривать 0,2-0,5 м в зависимости от сложности рельефа местности.

Количество изделий для свайного поля

Зная диаметр и несущую способность одной сваи поля и нагрузку от всего дома, можно рассчитать их количество. В этом случае окончательную цифру из сбора нагрузок, умноженную на коэффициенты надежности, необходимо разделить на несущую способность одного изделия. Расчет достаточно прост и при наличии всех исходных данных не вызовет затруднений.

После того, как определено количество винтовых изделий для свайного фундамента, необходимо равномерно распределить их по периметру стен. В обязательном порядке опоры устанавливаются под углы дома. После определения количества и шага, по возможности нужно выполнить чертеж или эскиз будущего фундамента на сваях, это позволит избежать ошибок при монтаже.

Читать еще:  Устройство полов в подвале жилого пятиэтажного дома

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Плюсы и минусы свайного фундамента

Свайный фундамент обладает следующими положительными моментами:

  • монтажные работы по ГО установке быстрые, особенно если дополнительно привлечь технику;
  • основанию не страшен ни песочный грунт, ни плавучий;
  • отсутствие вибрации при установке опор;
  • после разборки строения, сваи можно применить повторно.

При этом у такого основания имеются и минусы:

  • такой фундамент не устанавливают на горных известковых почвах;
  • со временем начинает проявляться коррозия;
  • обладает невысоким уровнем несущей способности, следовательно, тяжелые конструкции на такой фундамент устанавливать нельзя.

Несмотря на наличие отрицательных моментов, свайные основания пользуются большим спросом среди частных застройщиков. Главное знать, как рассчитать свайный фундамент и где его целесообразней применить. И тогда строение простоит долгие годы и будет радовать вас.

Как правильно рассчитать свайный фундамент под дом

Рассчитать столбчатый или винтовой фундамент под дом можно двумя способами: по упрощенному и по уточненному расчету фундамента. Столбчатый (часто добавляют слово буронабивной), и винтовой фундамент считаются одинаково. За площадь опоры принимают уширение столбчатого фундамента или лопасти винтового фундамента. Для расчета нам надо иметь следующие данные:

  • вес дома (как рассчитать вес дома);
  • несущая способность грунта;
  • площадь лопасти винтовой сваи (в горизонтальной проекции) или столба фундамента (уширения, если таковое сделано).

Несущая способность грунта

  • Галечниковые (щебенистые) с песчаным заполнителем — 6 кг/см2;
  • галечниковые (щебенистые) с пылевато-глинистым заполнителем — 4 кг/см2;
  • гравийные (дресвяные) с песчаным заполнителем — 5 кг/см2;
  • гравийные (дресвяные) с пылевато-глинистым заполнителем — 3,5 кг/см2;
  • песчаные грунты крупной фракции — 5 кг/см2;
  • песчаные грунты средней фракции — 4 кг/см2;
  • маловлажные песчаные грунты мелкой фракции — 3 кг/см2;
  • влажные и насыщенные водой песчаные грунты мелкой фракции — 2 кг/см2;
  • песчаные маловлажные пылеватые грунты — 2,5 кг/см2;
  • песчаные влажные пылеватые грунты — 1,5 кг/см2;
  • песчаные насыщенные водой пылеватые грунты — 1 кг/см2;
  • супесь плотная — 3 кг/см2;
  • супесь мягкая маловлажная — 2,5 кг/см2;
  • супесь мягкая влажная — 2 кг/см2;
  • суглинок плотный маловлажный — 3 кг/см2;
  • суглинок плотный влажный — 2,5 кг/см2;
  • суглинок мягкий маловлажный — 2,5 кг/см2;
  • суглинок мягкий влажный — 1,8 кг/см2;
  • суглинок очень мягкий маловлажный — 2 кг/см2;
  • суглинок очень мягкий влажный — 1 кг/см2;
  • глина плотная маловлажная — 6 кг/см2;
  • глина плотная влажная — 4 кг/см2;
  • глина мягкая маловлажная — 5 кг/см2;
  • глина мягкая влажная — 3 кг/см2;
  • глина очень мягкая маловлажная — 3 кг/см2;
  • глина очень мягкая влажная — 2 кг/см2;
  • глина вязкая маловлажная — 2,5 кг/см2;
  • глина вязкая влажная — 1 кг/см2.

В случаях, когда определение вида грунта, следовательно, и его несущей способности, затруднено, нужно принимать значение в сторону уменьшения. Лучше недооценить несущую способность грунта, чем переоценить. В моем случае подходит «суглинок плотный маловлажный» с несущей способностью 3 кг/см2. Если вы сомневаетесь в правильности определения типа вашего грунта, то расчет проводится по значению 2 кг/см2. Так как у меня нет достоверных данных геологоразведки по составу моего грунта и для создания запаса по несущей способности грунта, я буду делать расчет исходя из цифры 2,5 кг/см2.

Одноэтажный дом: площадь опоры и количество свай фундамента

При весе дома 93 700 кг и несущей способности грунта 2,5 кг/см2 мы должны иметь площадь опор фундамента не менее чем 93700/2,5 = 37480 см2. Площадь отдельной опоры винтовой сваи или столба фундамента считается по формуле площади круга: 3,14*D 2 /4. Так, при диаметре уширения или лопасти винтовой сваи 50 см площадь опоры будет 1962,5 см2. Теперь вычислим, какую нагрузку может нести каждая фундаментная опора (умножим ее площадь на несущую способность грунта): 1962,5*2,5 = 4906 кг. Таким образом, минимальное количество свай фундамента дома будет равно массе дома поделенное на нагрузку, которую может нести каждая свая фундамента: 93700/4906 = 19 опор (округленно). Внимание, это минимальное количество свай, без коэффициента запаса по фундаменту (минимум 1,2). Так как у нас три несущих стены одной длины, то увеличим количество свай до кратного трем, то есть до 21 сваи.

Рисунок 1: первоначальное свайное поле.
Рисунок 2: дополнительные сваи по осям А и Б.
Рисунок 3: дополнительные сваи по осям 1-3.

Одноэтажный дом: упрощенный расчет свайного поля

Размеры одноэтажного дома 14,4х8 метров. Распределяем 21 сваю равномерно по периметру дома и под центральной несущей стеной. Для этого помещаем сваи фундамента на концах несущих стен. И затем распределяем между ними оставшиеся сваи (рис.1). Однако, по осям А и Б у нас пролет между сваями будет 4 метра, что слишком много для нижней обвязки дома. При такой длине пролета (более трех метров) либо обвязка дома будет провисать, что приведет к деформации стен, либо обвязка будет неоправданно массивной и дорогой. Поэтому, я добавил еще по свае на каждый пролет в осях А и Б (рис. 2). Так как оси А и Б практически не нагружают фундамент, то на этих дополнительных столбах фундамента можно не делать расширение. На рисунке 3 я добавил еще по 1 свае на оси 1-3. Это создаст дополнительный небольшой запас прочности несущей способности фундамента на (24/19*100)-100% = 26%, и снизит нагрузку на пролеты нижней обвязки дома, уменьшив их протяженность с 14,4/6 = 2,4 м. до 14,4/7 = 2,05 м. Значит, нам можно будет уменьшить сечение обвязки, которую мы будем рассчитывать позже. Таким образом, общее количество свай фундамента будет 24 с уширением и 4 без уширения.

Читать еще:  Правильная подготовка стен под обои: порядок работ

Однако, есть небольшое «но». Дело в том, что центральная несущая стена может нести на себе иную нагрузку, нежели несущие стены периметра дома. Данный расчет свайного поля для столбчатого или винтового фундамента дома это не учитывает. Поэтому в следующей статье я напишу уточненный способ расчета фундамента.

2 /4. Так, при диаметре уширения или лопасти винтовой сваи 50см площадь опоры будет 1962,5 см2. Теперь вычислим, какую нагрузку может нести каждая фундаментная опора (умножим ее площадь на несущую способность грунта): 1962,5*2= 3925 кг. Таким образом, минимальное количество свай фундамента дома будет равно массе дома поделенное на нагрузку, которую может нести каждая свая фундамента: 89000/3925= 22,6 опоры. Если округлить в большую сторону, то получится 23 опоры.

Мансардный дом: упрощенный расчет свайного поля

Распределяем 23 сваи равномерно по периметру дома и под центральной несущей стеной. Напомню размеры дома 10х8,1 м. Длина периметра дома и несущей стены равна 10*3 + 8,1*2= 46,2. Значит расстояние между сваями 46,2/23= 2 м. Если мы будем просто равномерно распределять сваи каждые 2 метра, то получим свайное поле из 22 свай, а нам надо 23. Недостающую сваю можно поместить под центральной несущей стеной, с некоторым уменьшением промежутка между сваями там, или в каждый ряд (1, 2 и 3) добавить по 1 свае. Последний вариант я нахожу более правильным, т.к. это даст небольшой запас по несущей способности фундамента.

Определение расстояния между сваями

Важно помнить, что фундамент должен не только принимать нагрузку от конструкции, но и распределять её максимально выгодным образом. Для выбранного нами вида фундамента это означает, что сваи должны располагаться под:

  • Углами здания;
  • Несущими стенами;
  • Местами пересечения стен;
  • Входными проёмами;
  • Печью либо камином.

Кроме того, они должны идти вдоль всего периметра здания с шагом в 2-2,5 метра. Данный параметр может повышаться в зависимости от материала несущих конструкций; например, для зданий со стенами из брёвен значение шага составляет в среднем 3 метра.

Параметры для расчета основания

Перед началом расчетов основания необходимо проанализировать геологические и климатические условия на участке.

При дальнейшем понадобятся такие сведения:

  • тип грунта, а также его химический состав, физико-механические свойства, влажность;
  • глубина промерзания земельных масс и уровень подземных источников под опорной площадью;
  • риски подтопления, оползней и т.п.;
  • карта участка, где отображены особенности ландшафта, а также линии инженерных коммуникаций.
  • среднее количество осадков в регионе.

Полученные сведения послужат базой для расчетов свайного фундамента, которые подробно изложены в сводах правил из СНиП 52-01-2003 (редакции 2018 г.), №3.03.01-87, №2.02.03-85.

Вычисления проводят с целью определения таких параметров, как:

  • глубина закладки основания;
  • количество свай и оптимальный шаг между ними;
  • вес конструкции, который давит на фундамент;
  • допустимая нагрузка на силовые элементы;
  • сопротивление почвы.
  1. площадь перекрытий;
  2. высоту этажей, толщину стен;
  3. используемые строительные материалы.

Все допустимые и поправочные коэффициенты берутся из вышеуказанных СНиП.

Пример расчета для каркасного дома

Чтобы понять, как нужно рассчитывать свайный фундамент для дома, стоит узнать о том, как это происходит на конкретном примере. Если для дома создается металлическая вальмовая кровля, все наружные стены будут одинаковой высоты. Толщина перегородок такого строения будет составлять 80 см, без утеплителя и 150 мм с утеплением. Перекрытия в таком доме деревянные по балкам. Высота этажа составляет 3 метра, а высота помещения – 2,7 м. Размеры дома составляют 6х6 м. Общая длина перегородок такого дома будет составлять 25 метров.

Глинистый грунт на участке, где будет создаваться строение, располагается на глубине около 3 м. Нормативная снеговая нагрузка в регионе, где располагается участок, составляет 180 кг на квадратный метр.

Во время проектирования можно вычислить нагрузку на фундамент:

  • наружные стены длиной по 6 метров будут вместе весить около 6500 кг;
  • нагрузка от внутренних стен будет составлять 2000 кг;
  • перегородки – 2000 кг;
  • кровля 4000 кг;
  • снеговая нагрузка – 9000 кг;
  • полезная нагрузка будет составлять около 12000 кг;
  • перекрытия – 12000

Таким образом, общая нагрузка будет составлять 47500 кг. Рассчитанный параметр можно разделить на количество опор, которые устанавливаются под дом. Благодаря такому расчету можно определить, выдержит ли определенное количество свай нагрузку.

Перед тем как рассчитать нагрузку на сваи, стоит убедиться в том, что вес вех материалов, которые будут использованы для создания дома, определен правильно. Если нагрузка будет больше, чем смогут выдержать опоры, дом постепенно начнет оседать. Это может привести к появлению перекосов стен и разрушению всей конструкции.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector