Перед началом любой стройки нужно рассчитать детально количество всех используемых материалов. При этом если в случаях с ленточным и плитным фундаментом можно сделать иногда (до 4 этажей) попущения, то количество свай для фундамента, а также их диаметр и все нюансы нужно высчитывать с предельной точностью.
Перед началом строительства свайного фундамента нужно точно рассчитать необходимое количество материалов в зависимости от здания.
Для чего производить расчет свай для дома
Конечно, рассчитать абсолютно все нагрузки невозможно, поэтому после финального сведения нужно оставлять от 30% свободной массы.
Причина этого простая: сведение идет по целому ряду особенностей – каркас дома, перекрытия, кровля с осадками, ростверк и сами сваи, но при этом все дополнительные и вспомогательные элементы в расчет не берутся. Попутно не берутся структурные составляющие, такие как марка бетона для фундамента, марка кирпича или вид древесины.
Вернуться к оглавлению
Расчет стен дома
Среди десятков строительных материалов и сотен их подвидов определились и используемые чаще остальных. Для свай лучшими вариантами считают каркасные дома, брус, кругляк, кирпич и ракушняк. Все приведенные ниже данные идут из соотношения на 15 см толщины стены, т.к. именно столько имеет простенок, а несущую придется высчитывать исходя из известных данных.
При каркасном строительстве дом не отличается физической прочностью. Сильный удар может пробить боковые щиты дома.
Каркасное строительство – самое легкое среди всех возможных – 35 кг/м². При этом оно очень сильно ограничивается. Даже при идеальной теплоизоляции дом остается достаточно незащищенным против экстремальных температур – высоких или низких. Второй существенный недостаток – это полное отсутствие физической прочности, которое дает о себе знать при первой же возможности. Конечно, стихии это не касается, но любой удар по дому с немалой вероятностью пробьет боковые щиты.
Брус: бывает обычный и с уже подготовленными пазами для строительства. По большому счету разница лишь формальная, а на практике – одно и то же. Масса бруса 70 кг/м², но при повышении массы повышается и качество. Серьезных преимуществ нет, но температуры он выдерживает почти любые (кроме условий крайнего севера), а вместе с тем и физические нагрузки. Дома из бруса возводят во многих горнолыжных зонах мира.
Кругляк – древний строительный материал с небольшой массой (100 кг/м²). Дома из кругляка называются срубами, а внешне они выглядят интереснее всех своих аналогов. Среди деревянных домов они самые прочные, а при правильном подходе – и теплоизолированные. В плане теплоизоляции они лучше всех остальных. Единственный минус – это сложность работы с материалом, т.к. работать с ним ножовкой крайне нежелательно, а топором долго.
Температуры промерзания строительных материалов.
Кирпич – тоже материал не самый современный, но гораздо тяжелее (250 кг/м²). Первые упоминания о нем были еще в древнем Риме, где дома вельмож и арки выкладывались обожженными черепками глины, а в особых случаях и строились дома. Много веков считалось, что кирпич служит материалом для элитного строительства, а потом появилась возможность поточного производства и обжига, что во много раз удешевило процесс. Высокая прочность и хорошие теплоизоляционные свойства стали визитной карточкой кирпича.
Ракушняк (280 кг/м²) используется не так часто в связи с тем, что его добыча зависит от местности. Высокие теплоизоляционные свойства делают материал идеальным даже для самого сурового климата, при этом стены дышат. Большая масса обусловлена структурной составляющей, зато низкая цена имеет большое значение для заказчиков. При возведении дома на свайном фундаменте используется только при строительстве в 1 этаж.
Вернуться к оглавлению
Расчет перекрытий
Существует 3 вида перекрытий – деревянные, плитные и монолиты, каждое из которых делится на свои подвиды. Образование новых вариантов не предвидится, т.к. существующие выполняют все возлагаемые на них функции. Общее деление производится на 2 типа – по цоколю и между этажами, причем первые тяжелее.
Перекрытия по цоколю
Схема цокольного перекрытия.
Железобетонное монолитное перекрытие используется для свай довольно редко, но при этом каждый раз четко обосновывается. Причина простая – масса в 500 кг/м² в доме, где надо по максимуму снизить нагрузку, может применяться только в самых суровых ситуациях. Преимуществами же такого перекрытия считаются идеальная теплоизоляция, качественная звуковая и гидроизоляция. Возведение такого перекрытия – самое дорогое и сложное дело среди всех аналогичных вариантов.
Железобетонные плиты не такие тяжелые – 400 кг/м². Используются они вне зависимости от климатической зоны и нагрузок, т.к. выдерживают достаточно серьезные нагрузки. Несмотря на высокую массу, они одни из самых предпочтительных для цоколя, т.к. дерево укладывать под кирпичный дом нельзя, а железобетон под сруб – можно. Особое удобство составляет процесс установки – 1 человек с использованием автокрана устанавливает плиту не более чем за 10 минут.
Деревянные с легким утеплением (140 кг/м²) – используются нечасто, т.к. их устойчивость ко всем типам воздействия очень сомнительна. Обычно их можно увидеть в южных широтах, потому что морозы в -25 градусов там считаются редкостью, при этом влажный климат заставляет подбирать более устойчивые сорта древесины.
Деревянные с тяжелым утеплением (280 кг/м²) – более дорогой вариант, используемый в любых местностях. Именно такой вид перекрытий можно по своим характеристикам сравнить с монолитами, только он гораздо легче. Единственные слабости – это неустойчивость к влаге, а вместе с этим и меньшая долговечность.
Перекрытия между этажами
Схема перекрытия между этажами.
Железобетон между этажами на сваях не заливается, т.к. придется сваи расширять до предела, что тоже очень нежелательно.
Плиты пустотные (300 кг/м²) – используются, как и их железобетонный аналог, достаточно часто. В монтаже отнимают немного больше времени в паре, но ровно столько же, если работают 3 человека. По своим характеристикам существенно уступают железобетонным плитам, несмотря на пониженную на 1 центнер массу. Кроме того, нужны дополнительные работы уже после монтажа.
Деревянные с легким перекрытием (90 кг/м²) – из деревянных межэтажных вариантов они самые популярные. Причина такого успеха простая – между этажами редко нужно серьезное термальное разграничение, а тратить лишние деньги никто не желает. К тому же весьма удобно, когда между этажами небольшая масса.
Деревянные с тяжелым перекрытием (180 кг/м²) менее популярны, т.к. стоят гораздо дороже, а пользы от них не намного больше. Единственное отличие можно заметить только в случае, когда перекрытие под чердаком, а сам он не утеплен со стороны кровли.
При выборе перекрытия важно ориентироваться на то, из чего будет строиться дом, чтобы не построить каменный дом с легкими деревянными перекрытиями или, наоборот, не взять за идею каркасный дом с монолитным основанием.
Вернуться к оглавлению
Расчет кровельных материалов
Если жилище может быть без стен и перекрытий, то без крыши никак не обойтись. Качественная кровля прослужит достаточно много лет, будет украшать дом и защищать всех членов семьи от всевозможных пагубных природных воздействий. Для свайных фундаментов используется не один десяток вариантов, но популярность получили только несколько из них: битумная черепица, некоторые тяжелые синтетические виды кровли, солома, металл и шифер.
Структура битумной черепицы.
Битумная черепица недаром считается самой легкой кровлей в мире (8 кг/м²). Еще один ее плюс – это полная неограниченность в цветовой гамме в сочетании с необычной наружной структурой. Такая кровля не прослужит долго, но расчетные 30 лет она будет радовать своих хозяев. Другой минус – это небольшая физическая выносливость, которая в значительной мере уступает всем остальным, если не обеспечить в снежных регионах для нее дополнительную защиту в виде дополнительных досок в обрешетке.
Тяжелые виды синтетической кровли получили свое название весьма условно, т.к. масса в 20 кг/м² – это не так много. Внешний вид у них разный, но суть одна: устойчивость, интересный внешний вид и простота монтажа. Долговечность за вложенные деньги тоже оставляет желать лучшего, но отведенные 50 лет материал прослужит. Очень удобным фактором является то, что никакая влага ей не страшна, поэтому не нужно опасаться за процессы гниения или промокшие отверстия.
Солома и камыш весят всего 15 кг/м², но при этом имеют целый ряд плюсов и минусов. Самым важным плюсом данной кровли считается не просто ее экологичность, но даже положительное влияние, т.к. она самая натуральная из всех возможных. Долговечность и дизайнерские особенности зависят исключительно от рук мастера. Еще одна интересная особенность, достойная внимания, – материал абсолютная бесплатный: нарезать и высушить может любой.
Структура металлической кровли.
Металлическая кровля – это один из самых современных материалов, тоже с небольшой массой (30 кг/м²). Ее визуальные особенности имеют серьезное значение, но при этом они очень ограничены возможностями пресса. Почти всегда форма гладкая с волной, а у фальцевой кровли и вовсе гладкая поверхность с одним замком. Долговечность 50-80 лет говорит сама за себя, а физическая выносливость зависит от вложенных денег (некоторые модели металлопрофиля без труда выдерживают КАМАЗ).
Шифер – самый популярный во всем постсоветском пространстве кровельный материал. Масса у него достаточно высокая (50 кг/м²), вариативность дизайнерской мысли равна нулю, но низкая цена, простота в монтаже и доступность в любой точке мира существенно улучшают положение. При этом кровля имеет долговечность 50 лет, что тоже не может остаться без внимания.
При выборе кровли нужно руководствоваться не только своим нынешним финансовым положением, но и перспективами на будущее, потому что на замену тоже требуются деньги, и в нужный момент их должно хватить. Также во время расчета не стоит забывать, что кровля на 0,5 м отделяется от дома в каждую сторону.
Вернуться к оглавлению
Дополнительные элементы расчета
Среднегодовая норма осадков.
Когда идет расчет фундамента, есть и ряд постоянных величин. Почти все они из разных областей, но роль каждой отдельной может оказаться решающей, поэтому ни в коем случае нельзя забывать о них.
Осадки: считается не среднегодовая норма выпадения осадков, а только максимальная снежная. Причина для этого банальная – дожди могут идти неделями, но уже спустя секунды после соприкосновения с крышей вода уходит к земле, тогда как снег остается надолго. Снятие снежной шапки сопровождается дополнительными рисками, поэтому нужно готовить дом на максимальную выносливость. Южные регионы имеют всего 50 кг/м², центральная полоса России в 2 раза больше (100 кг/м²), севернее уже 160 кг/м², а в районах крайнего севера – 230 кг/м².
Ростверк рассчитывается вне зависимости от толщины внешних и внутренних стен, но полностью зависит от их длины. Его масса, как и масса фундамента, рассчитывается исходя из постоянной величины – 2400 кг/м³. Раствор бетона может быть больше или меньше, но таким показателям соответствует марка бетона М300, которая чаще всего используется для данной цели. Марка бетона для фундамента может повышаться в зависимости от необходимости, но никогда не понижается.
Диаметр свай обычно составляет 0,5 м, а суммарная их высота редко превышает 2,5 м. Марка бетона для фундамента и условно постоянная высота очень упрощают работу, когда нужно подсчитать свайный фундамент.
Сопротивляемость продавливанию грунта бывает очень разной – от 10000 кг/м² у сухой глины и суглинка до 120000 кг/м² у крупного песка. Чаще всего сваи доводят до мелкого насыщенного песка (20000 кг/м²) и фиксируют на данной глубине.
Вернуться к оглавлению
Вычисление свайного фундамент
Таблица для расчета свай.
Чтобы рассчитать требуемое количество свай для фундамента, нужно провести целый ряд вычислений. К примеру, будет взят одноэтажный сруб 8×9 м с длиной простенков 10 м. Цокольное перекрытие – с тяжелым утеплителем, а межэтажное – с легким. Строительство проходит в центральной полосе России на насыщенном мелком песке, причем кровля изготовлена из шифера.
В самом начале нужно вычислить площадь дома (S), периметр (P), площадь стен дома (S1), суммарную длину стен (L), массу стен дома (M1), массу перекрытий (М2), кровлю с осадками (М3), ростверк (М4) и фундамент (М5). В конце полученные данные сложить между собой (М) и сопоставить с сопротивляемостью грунта.
S=8×9=72 м².
Р=(8+9)×2=34 м.
L=P+l, где l – длина всех простенков дома. L=34+10=44.
S1=P×3+l, коэффициент 3 – толщина внешних стен по отношению к базовой. S1=34×3+10=112 м²
M1=S1×100=11200 кг.
M2=S×(280+90)=72×(280+90)=26640 кг.
M3=Sкров×(mкров+mосадк)=90×(50+100)=13500 кг.
Глубина заложения фундамента в зависимости от типа грунта.
С ростверком для фундамента немного сложнее, т.к. его высота стандартно 0,5 м, ширина 0,5 м, а длина в данном случае составит 44 м, т.е. M4=V×2400=h×y×L×2400=0,25×0,25×44×2400=26400 кг.
Самое сложное – это расчет массы фундамента. При диаметре 0,5 м и высоте 2,5 объем (V) будет 1,9625 м³. Обычно используется количество по 1 шт. на 1 м длины несущих стен (периметр и простенки), т.е. для данного дома предположительно нужно использовать 44 сваи фундамента.
М5=44×0,3925×2400= 41448 кг
М=11200+26640+13500+26400+41448=119188 кг – суммарная масса давления фундамента на грунт.
Суммарное сопротивление грунта для такого свайного фундамента составит 8,635×20000=172700 кг, что почти в 1,5 раза превышает необходимый показатель, т.е. количество подпирающих элементов выбрано верное. При необходимости можно уменьшить шаг (увеличение количества), чтобы частота установки была 1 шт. на 0,8 м, а основание вполне позволительно расширить при помощи специальных насадок на бур. Когда рассчитывается основание, нужно тоже не забывать про массу используемого раствора.
Технология сооружения фундамента на базе свайной конструкции считается одной из самых надежных и практичных. Ее можно отнести к универсальным, поскольку гибкость системы и разнообразие подходов к технической реализации основы удовлетворяют требованиям широкого спектра построек. Среди них жилые дома, промышленные здания, коммуникационные сооружения и другие объекты. Однако для достижения надежности свайной конструкции необходимо точно определить параметры закладки. В списке важнейших из них специалисты отмечают расстояние между сваями фундамента, которое может варьироваться в зависимости от целого ряда характеристик здания и условий строительства.
Оптимальное расстояние между сваями
Винтовые металлические опоры для каркасного или брусового дома устанавливают с шагом не более трех метров. Но нередко его уменьшают до 1-1,2 метра. Данный параметр зависит от суммарной величины нагрузок и свойств грунта. Узнать более точное расстояние помогает расчет, который допускается не выполнять для временных и неответственных строений.
Сваи устанавливают равномерно по длине стены, обязательно – по внутренним или внешним углам, в местах сопряжения несущих стен и расположения ответственных узлов, а также под столбами каркасного строения.
Определяя шаг винтовых опор, следует учитывать длину ростверковых балок, так как обоими концами они должны опираться на оголовок ввинченной трубы. Это касается как каркасного, так и брусового дома. Но в случае устройства бетонного ростверка данный фактор во внимание не принимается.
Если в качестве основания дома предусматривается выполнение плитного фундамента, то местоположение винтовых свай определяется проектной документацией. Такая конструкция предполагает чуть более сложный расчет, но принцип остается все тот же – опоры размещаются под несущими стенами или колоннами каркасного дома.
Нагрузка
Для каркасного дома наибольшая дистанция между опорами не может превышать 7 шагов, поскольку дистанцию в 8 шагов и более принято использовать при постройке масштабных объектов, в которых, как правило, применяют свайную сеть.
Минимальная дистанция между опорами — это допустимый зазор между сваями, при котором фундамент не будет испытывать сдвиги и разрушаться.
Рассчитаем точные нагрузки здания на основу и грунтовую массу.
Это важно!
Правильно заложенный фундамент способен выдерживать несколько сотен тонн, тем не менее, если шаг буронабивных свай в ленточном ростверке по СНиП рассчитан неверно или неточно, то это может привести к разрушению всего объекта, поскольку потребует совершать ремонт опорных конструкций и вносить изменения в дистанцию между сваями.
Укажем плотность в г / см3 некоторых видов грунтов:
- глина: 2, 75;
- супесь: 2, 72;
- пески: 2,6-2,7;
- суглинки: порядка 3.
Несмотря на достоверные характеристики плотности всех видов грунтов, расчет массы грунта также необходим. Однако, стандартом является удельная масса грунта, благодаря этому параметру можно узнать массу любого слоя. Не учитывать плотность грунта в разных местах участка — равносильно допустить «съезд» фундамента в сторону.
- Дисперсный грунт: 1,5-2,5 г/см3.
- Метафорический грунт: около 3 г/см3.
- Аргиллит и алевролит: 2-2,5 г/см3.
- Песчаник: 2-2,7 г/см3.
- Известняки: 2,2-3 г/см3.
Устройство буронабивной подпорной стены
Аренда буровой установки для буронабивных свай
Устройство буронабивных свай в водонасыщенных грунтах
Размещение винтовых свай в плане
Целостность дома помогут сохранить правильно расставленные опоры. С их помощью нагрузка равномерно будет распределяться под площадью застройки, в связи с чем удастся избежать нежелательных просадок. Дом со сложными контурами в плане требуют особого внимания, особенно углы и места сопряжения стен. Установка под ними винтовых свай является обязательной.
Схемы размещения свай зависят от конструктивных особенностей дома. Существует четыре типа их расположения в плане:
- одиночное – под вертикальными стойками каркасного дома, в угловых точках, под несущими стенами (равноудалено с шагом не более 3 метров);
- ленточное – под несущими стенами, но, в отличие от одиночных винтовых свай, с укороченным шагом, доходящим нередко до 0,5м. Расположение опор в виде ленты позволяет фундаменту принимать и распределять более существенные нагрузки;
- кустовое – под тяжелыми одиночными или групповыми конструкциями, а также под массивным оборудованием. Шаг, в этом случае, значения не имеет, так как винтовые сваи в месте установки могут размещаться слишком близко в хаотичном порядке. Главное условие – они должны присутствовать по всему периметру и площади плитного ростверка небольших размеров, требующегося для монтажа, к примеру, тяжелой несущей колонны каркасного здания;
- сплошное, называемое свайным полем. Опоры заполняют всю площадь под фундаментной плитой с шагом около одного метра. Такое размещение винтовых свай в плане практикуется при проектировании тяжело нагруженных объектов или при строительстве на грунтах со слишком слабой несущей способностью.
Для частных домов и небольших строений используются, как правило, первые два типа расположения винтовых свай.
Преимущества и недостатки
Основное достоинство винтового полого столба заключается в том, что с его помощью значительно сокращаются финансовые затраты на строительные работы, связанные с возведением фундаментного основания. Считается, что такой фундамент обойдется вам на тридцать процентов дешевле, чем ленточный или столбчатый аналог.
Все работы по установке свай выполняются в течение двух – трех дней, в то время как на укладку обычного фундамента уходят недели.
Отсутствует необходимость тратить время на ожидание полного высыхания бетонного раствора, к укладке стен можно переходить после того, как закончена обвязка.
Земляные работы выполняются в минимальном объеме, что также положительно сказывается на состоянии основания. Он отличается повышенной устойчивостью за счет спрессованной под давлением земли.
Как следует из многочисленных отзывов застройщиков, винтовой фундамент для каркасного дома считается удобным, функциональным и надежным.
К сожалению, определенные недостатки все же имеются. Такие фундаменты не возводятся по скалистым и каменным районам. Металлические опоры подвержены воздействию коррозии. Для сохранения тепла в доме приходится решать, как утеплить не только пол, но и свайный фундамент. Желающие построить подвальное помещение столкнутся с определенными сложностями. Отмечены жалобы, что такая фундаментная конструкция недостаточно долговечна.
Особенности расчета
Определяясь с шагом винтовых свай, следует соблюдать разумные доводы. Слишком большое расстояние между опорами приведет к просадке дома, а маленькое – к перерасходу материальных средств. В связи с этим, специалисты рекомендуют выполнять расчет, учитывающий:
- фактическую массу надземных конструкций и отделочных материалов;
- примерный вес мебели и оборудования, включая коммуникационные системы;
- снеговые и ветровые нагрузки;
- несущую способность грунта (точное значение принимается по расчету);
- технические характеристики винтовых свай;
- коэффициент запаса.
Полезная нагрузка при расчете шага установки свай определяется по соответствующим СНиП или техническим условиям. К примеру, для одноэтажного жилого дома она составляет около 150кг, приходящихся на квадратный метр площади. Показатели снеговых и ветровых нагрузок принимаются по справочникам, в зависимости от региона строительства объекта. А коэффициент запаса, как правило, составляет 1,1-1,25.
Несущая способность свай прямо пропорциональна диаметру металлической трубы, числу, форме и размеру лопастей.
Сам расчет требуемого для фундамента количества винтовых опор достаточно прост. Их число и линейные размеры несущих стен в плане оказывают влияние на шаг установки свай. Суммарная нагрузка делится на несущую способность одной металлической опоры. В результате получается требуемое число свай, которые с равным шагом распределяются по периметру ограждающих конструкций дома.
Другой вариант расчета сводится к определению усилий, воздействующих на один погонный метр ростверка. Для этого общая нагрузка делится на длину всех несущих стен, после чего полученный результат еще раз делится на несущую способность выбранных винтовых свай. В итоге получается число опор, требуемых для поддержания одного метра обвязки, находящейся под нагрузкой. Дальнейший расчет сводится к тому, чтобы узнать, с каким шагом следует устанавливать сваи, чтобы фундамент смог выдержать расчетные усилия. Такой способ предназначается для массивных строений.
Несущая способность металлических винтовых свай указывается производителем в технической документации. С приблизительными параметрами можно ознакомиться по таблице.
Следующим после расчета этапом является схематичная расстановка винтовых свай в плане фундамента. Как отмечалось ранее, они в обязательном порядке должны присутствовать в углах, под колоннами и в местах сопряжения несущих стен. Остальные сваи распределяются равномерно между основными опорами. Таким образом выясняется точный шаг между винтовыми сваями.
Наглядные вычисления
Для примера можно взять расчет одноэтажного дома из бруса размером 6*6 метров. Объем древесины вычисляется в зависимости от толщины стен и высоты строения, с учетом крыши. Допустим, что он составляет 20 тыс. кубометров. Число умножаем на вес одного куба древесины (в нашем случае – 800кг). В итоге получаем общую нагрузку 16 тонн. Сюда прибавляем вес кровельных и отделочных материалов (допустим, 2 тонны).
Далее определяем:
- полезную нагрузку – 36м2*150кг/м2, что составляет 5,4 тонны;
- снеговую нагрузку – 36м2*120кг/м2, что составляет 4,32 тонны.
После суммирования получаем цифру – 27,72 тонны, которую умножаем на коэффициент запаса – 1,1. В результате, при расчете количества винтовых свай используем показатель нагрузки – 27,72*1,1=30,492т. Приняв за основу сваи диаметром 89мм с расчетной нагрузкой 2 тонны, получаем минимальное число свай – 30,492/2=16 штук, которые равномерно распределяем по внешнему периметру дома. Дополнительные опоры могут устанавливаться, к примеру, для половых лаг.
Для двухэтажного дома полезная нагрузка увеличивается вдвое.
Приведенный расчет не является точным. В каждом конкретном случае возникают дополнительные усилия, появляются внутренние несущие конструкции, столбы, оборудование и т.д. Нередко отделочные материалы значительно увеличивают массу дома. Все нюансы должны учитываться в индивидуальном проекте, устанавливающем шаг фундаментных опор.
Эскиз составляющих элементов свайного фундамента с роствертком
Свайно-ростверковые фундаменты пользуются заслуженной популярностью среди тех частных застройщиков, которые хотят возвести качественное основание в максимально сжатые сроки на ландшафте сложной структуры. Ведь ростверк может быть незаглубленным или малозаглубленным, а это существенная экономия средств на его возведение.
Но, существует проблема правильного расчета необходимого количества несущих конструкций, их типа и шага установки, поэтому перед возведением нужно сделать полный сбор информации.
Также, сначала проводится проектирование фундамента с учетом характеристик будущего здания, ведь от того, сколько будет установлено свай, зависит конечная стоимость возведения дома, а уже затем проводится расчет свайного фундамента.
Легкой конструкции – легкое основание.
Каркасные дома – конструкции достаточно облегченного типа. Несущие стены здесь не собираются из кирпича, а все бетонные работы можно вместить только в возведение фундамента, да и то, если мы не применяем винтовые сваи.
Расчет количества винтовых свай для каркасного дома.
Фото каркасного строения на винтовом стержне.
А как раз этот вариант для каркасного строения вообще выглядит приоритетным! Об основных преимуществах мы поговорим ниже, но для начала просто скажем, что общая стоимость всего строительства при использовании стержней вместо обычного ленточного фундамента. сразу снижается минимум на 30%!
В статье мы с вами рассмотрим, как построить каркасный дом на сваях, а точнее как создать необходимый базис под такое строительство.
С чего начинать.
На этот раз мы сразу определим, что дом будет стоять именно на винтовых сваях, так как это:
- Скорость строительства и базиса и всего дома.
- Наиболее оптимальный вариант по соотношению цена/качество.
- Наиболее оптимальный вариант для проблемного, болотистого, или просто водонасыщенного грунта.
Помимо этого, все работы мы достаточно просто сможем провести самостоятельно, нам не потребуется ни спецтехника, ни большие энергозатраты.
Подготовка плоскости из свай для строительства.
Подготовка площадки для строительства.
Подготовка.
В зависимости от «проектной мощности», производим разметку будущего основания. Схематически все можно разделить на несколько шагов:
- Подготовка рабочей площади, с поверхности почвы убирается бурьян.
- Разметка. Разводим разметку при помощи колышков и бечевки.
- Подвод коммуникаций. В нашем случае, это электричество.
- Обеспечение нормального подъезда к месту проведения работ.
- Подготовка инструмента.
В принципе, каркасный дом на винтовых сваях — своими руками собрать будет довольно просто, если у нас на каждом этапе будет необходимый инструмент. Для начала нам нужен инструмент, который мы используем в работе по ввинчиванию свай, и устройстве основания:
Простая свайная конструкция каркаса.
Простая конструкция каркаса.
- Строительный уровень на магните.
- Лом.
- Труба, минимум 4 метра, стальная, сечением 25-40 мм .
- Болгарка с отрезными дисками.
- Сварочный аппарат, если мы конечно умеем варить металл, если нет, то пригласим сварщика.
Инструкция по установке стержней предполагает участие минимум двух человек. Однако нюансы на этом точно не заканчиваются! При наличии инструмента и проекта, нам нужно купить винтовые стержни. Мы немного здесь задержимся.
Дело в том, что у винтовых стержней есть масса плюсов, но есть и минусы, о которых предпочитают не говорить. Правда, их действительно мало, но они должны быть озвучены:
- Коррозия. Это главный бич железа, и нам хорошо бы не полениться, и пройтись несколько раз антикоррозийным составом по свае.
- Низкое качество металла. Это, конечно остается на совести производителя, однако в нашем случае, влияет на фундамент достаточно сильно.
- Невозможность установки сваи на скальном участке или в грунте с большим количеством крупногабаритных камней.
Ржавое изделие сваи.
Не менее важный момент — расчет количества винтовых свай для каркасного дома, правда, этим занятием должны заниматься специалисты, которые и составляли нам проект.
От себя можно только добавить, что на расчет будет оказывать влияние два основных фактора:
- Тип почвы. Каким бы легким не был каркасный дом, все равно тип почвы играет свою роль при расчетах.
- Вес и размеры здания.
Наиболее простые принципы, по которым мы ввинчиваем сваи, относятся к их местоположению и размеру шага.
Теперь о главном. Размечаем места расположения свай. Учитываем, что стержень должен обязательно находиться по углам дома, плюс хорошо распределить их так, чтобы несущие части и каркас сваи так же подпирали. Все это рассчитывается исходя из проектных чертежей.
Шаг по периметру можно делать не более трех метров, хотя мы советуем всегда останавливаться на меньших показателях.
Стержни свай с небольшим шагом.
Важно! При большом шаге, определенные части бруса могут начать провисать и со временем это приведет к деформации и разрушению всей стены. Кроме того, сваи необходимо устанавливать из расчета того, что они попадут ровно посредине бруса, и не будет перекоса ни по одной из сторон.
По разметкам выкапываем небольшие углубления и вставляем первую сваю. Вверху у стержня есть техническое отверстие, в которое продеваем лом, и на него надеваем трубу. Таким образом, у нас получился рычаг.
Учитывая, что длина винтовой сваи для каркасного типа здания редко превышает 1,8 метра, мы ввинчиваем ее примерно на полтора метра в землю.
Совет! Есть мнение, что ввинчивать необходимо столько, сколько позволяет почва. Мы все же советует применить дополнительное механическое усилие, и если свая не вошла на полтора метра, довинтить ее.
Как только все стрежни ввинчены, проводим обрезку по гидроуровню. Вот здесь нам и потребуется болгарка.
Классический оголовок сваи.
А дальше необходимо устанавливать оголовки, причем их то и придется заварить. Проблема небольшая, если есть под рукой сварщик. В любом случае, основную и наиболее тяжелую работу мы уже сделали. Как только установят и сварят оголовки можно и собирать всю конструкцию.
Каркасные дома на сваях собираются на следующий же день после установки основания, усадки такой фундамент не дает.
Расчет количества винтовых свай для каркасного частного дома.
Дом каркасный на сваях винтовых.
Свайный вариант основания подходит, конечно, не только для каркасного строительства, однако именно здесь мы собираем воедино все плюсы основания на стержнях и самой каркасной конструкции.
Можно перечислять множество преимуществ свайно-винтового основания, и одним из них всегда будет цена, как мы уже сказали в самом начале статьи, экономия получается невероятно серьезная, но при этом качественная, не влияющая на проектные мощности, прочность и прочите технические характеристики.
Простота, скорость работы, и возможность все построить собственными силами, что еще нужно для строительства частного каркасного дома. А в представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме (узнайте также о преимуществах винтовых свай с литым наконечником ).
Какую информацию нужно предварительно собрать?
Выбор свай для фундамента с учетом влияющих факторов
- Получить подробную информацию о состоянии грунтов, высоте залегания водных горизонтов и степени подвижности отдельных пластов.
- Разработать проект будущего дома с учетом используемых строительных материалов, дополнительно предусмотреть погрешность на мебель и другие материалы.
- Рассчитать, сколько нужно по массе всех строительных материалов для постройки дома.
- Уточнить глубину залегания прочных слоев породы и степень их пучения.
- Подобрать оптимальный тип свай и характеристики ростверка.
- Посчитать допустимую нагрузку на единицу площади грунта, а также допустимое количество несущих конструкций.
Как правило, проектирование таких фундаментов предусматривает сбор всей информации о будущем здании и строительной площадке. Это сложные инженерные расчеты, делать которые должен профессиональный строитель с опытом работы в такой сфере.
Также, учитывая открытую площадку между домом и грунтом, крен конструкции под воздействием ветра неизбежен, и его обязательно нужно учитывать.
При расчетах таких фундаментов также иногда учитывается, сколько и каких нужно гидроизоляционных материалов для защиты основания. Проектирование и расчет этого фундамента состоит с нескольких ключевых этапов:
- выбор оптимального диаметра используемых свай;
- расчет максимально допустимой длины конструкции;
- расчет минимального количества материалов, на которых будет расположен ростверк;
- расчет несущей способности буронабивных свай как альтернативы фабричным;
- расчет и выбор ростверка.
На этапе проектирования нужно сразу определиться, какой тип конструкции будет использоваться. Ведь от их характеристик зависит максимально возможное количество конструкций, их допустимый диаметр и технология возведения.
Виды конструкций каркасного дома
Чертеж с размерами и планировка каркасного здания с обозначением основания
- Рамная с перекрытием. Еще ее называют «платформа» или «канадская». Каждый слой состоит из площадок. Сборка идет снизу – вверх. На самую нижнюю обвязку, уложенную на фундамент, укладываются балки и лаги перекрытия первого этажа. При помощи фасадных лаг они сбиваются в единый поддон. Стойки каркаса внизу крепятся к лагам, а вверху служат основой для следующего этажного перекрытия.
- Каркас с неразрезанными стойками. Подпорки, проходящие вертикально через весь каркас, должны быть строго параллельны друг другу.
- Стоечно-балочная конструкция. На две параллельные опоры укладываются поперечные балки. Они должны выдерживать максимальную нагрузку. Для длинных перемычек балки берутся стальные.
- Каркасно-стоечная конструкция. Схожа со стоечно-балочной. Единственное отличие – стойки устанавливаются сразу в грунт. Это приподнимает здание.
Такой тип каркаса незаменим в заболоченных, подтапливаемых местностях.
Выбор оптимального диаметра конструкции
Способы применения свай для фундамента различного диаметра
Понятно, что каждый тип рассчитан на свою допустимую нагрузку, поэтому в некоторых случаях профессионалы считают диаметр самостоятельно и подгоняют под заводские нормы. Итак, сейчас на рынке строительных материалов можно заказать конструкции с диаметром 57, 76, 89 и 108 мм. Подбираются они по некоторым правилам:
- Диаметр 57 мм рассчитан на небольшую нагрузку, поэтому часто используется для возведения фундаментов для заборов, сараев, других хозяйственных построек небольшой массы.
- Диаметр 76 мм рассчитан на максимальную нагрузку до 3 тонн, поэтому используется для строительства легких хозяйственных построек.
- Диаметр 89 мм уже отличается большей несущей способностью, выдерживает нагрузку до 5 тонн на единицу, поэтому оптимален для возведения жилых одноэтажных каркасных зданий.
А вот диаметр 108 мм уже способен нести на себе каркасные жилые здания с несколькими этажами. Только возводить их нужно из относительно легких строительных материалов, ведь допустимая нагрузка на одну сваю составляет до 7 тонн.
Какой диаметр свай выбрать?
В зависимости от назначения винтовые сваи бывают различного диаметра. Чтобы правильно его подобрать, вы должны точно знать назначение будущего сооружения и возможные нагрузки на основание. В зависимости от этого сваи подразделяются на:
- винтовые сваи, используемые для лёгких оград из сетки, их диаметр 5,7 см;
- сваи диаметром 7,6 см подходят для возведения лёгких сооружений (бытовки, навесы, хозяйственные сооружения, уборные и т.п.) и для монтажа заборов из дерева или профнастила, свая может выдержать нагрузки до 3 т;
- винтовые сваи диаметром 8,9 см с несущей возможностью в 3-5 т применяются для установки массивных ограждений с большой высотой, каркасных коттеджей низкой этажности и всевозможных достроек к ним;
- винтовая свая диаметром 10,8 см с несущей возможностью в 5-7 т подходят для сооружения двухэтажных построек каркасного типа и для домов из нетяжёлого камня, древесины.
Расчет количества винтовых свай для каркасного дома.
Винтовые сваи: строение.
Расчет количества винтовых свай для каркасного домика.
Расчёт винтовых свай для одноэтажного дома.
Выбираем оптимальную длину
При проектировании свайных фундаментов нужно помнить, что длина несущих элементов должна быть достаточной, чтобы достичь глубины промерзания почвы и упереться в прочные слои грунта. Ведь, если будут допущены ошибки в проектировании, тогда возникает проседание отдельного угла дома с дальнейшим его разрушением. Поэтому, длина конструкции выбирается с учетом некоторых важных факторов
Плотность грунта
Таблица плотности грунта для расчета свайного фундамента
Если грунты сыпучие и не способны выдерживать большие нагрузки, тогда сваи опускаются до глубины промерзания или достижения прочных почв. На строительной площадке нужно проводить подробные геодезические исследования, провести сбор данных о состоянии почвы и уровня грунтовых вод. Делается это методом глубинного керна или вручную с помощью лопаты.
Если под слоем залегают прочные почвы типа глины или песка, тогда нужно использовать сваи длиной до 2,5 метра. Если под слоем плодородной почвы есть породы низкой плотности, тогда с помощью садового бура делается скважина до уровня залегания прочных пород и по глубине скважины рассчитывается длина несущих элементов.
Перепад высот на участке
Пример расчета высоты свайного фундамента с перепадом высоты на участке
Как правило, при возведении таких фундаментов редко когда делают выравнивание участка по единой плоскости из-за больших финансовых расходов.
Тогда делают скважину в самом низком месте будущего фундамента и в самом высоком, затем рассчитывают длину скважины в обоих местах. Понятно, что далеко не всегда уровень прочных пород будет одинаковым на различных отметках, поэтому бурение проводится в нескольких местах.
В результате получается полноценный проект выбора оптимальной длины основания для дома с учетом типа грунта и высоты на участке. Устанавливать сваи одинаковой длины в таких случаях запрещено, в противном случае возникнет крен в сторону меньшего сопротивления почвы.
Характеристика и свойства грунта
Для того, чтобы максимально точно проверить грунт, взять его пробу с поверхности — недостаточно, нужно вырыть не менее трех ям, глубина каждой при этом должна быть до двух метров. Следует понимать, что грунт в пределах территории на которой планируется закладывать фундамент — различный, поэтому ямы должны мыть максимально далеко друг от друга.
После того как грунт проверен и вы внесли правки в расчеты согласно его неоднородности (часть территории может быть из глины, а часть из гравийного грунта, обрабатывать эти участки нужно по разному), можно считать участок — будущим фундаментом дома.
Расчет необходимого количества несущих конструкций
Определение расположения и количества свай фундамента дома
Выбор оптимального количества свай делается с учетом возможного крена, а также размеров и массы строения. Средние расстояния могут быть следующими:
- для домов малой массы (каркасных, деревянных ли бревенчатых) расстояние принимается не более 3 метров;
- для газобетонных, пенобетонных или аналогичных по массе домов – не более 2 метров;
- для заборов – 3,5 метра;
- для больших массивных зданий из кирпича, натурального камня и других строительных материалов проводится дополнительный расчет допустимой нагрузки сооружения на единицу площади грунта.
Итак, чтобы посчитать необходимое количество свай для проектируемого дома, нужно сделать сбор следующей информации:
- Сделать или составить план дома, желательно с крышей и несущими перегородками.
- Установить несущие сваи по углам здания и на перекрестках несущих стен.
- Посчитать, какая масса здания будет расчетной, затем подобрать тип сваи с учетом материала и диаметра конструкции.
- Между угловыми сваями и промежуточными запроектировать дополнительные опоры с учетом допустимой длины конструкции и массы здания.
- Внутреннее пространство заполнить опорами с учетом расстояния между ними в пределах 2−2,5 метра.
Когда будет готов эскизный проект расположения свай, можно уже и посчитать суммарное количество необходимых опор.
Видео: как закрутить сваи своими руками
Хотите построить каркасный дом? Определяясь с видом фундамента, стоит остановить свое внимание на свайно-винтовом. Он подразумевает сокращение финансовых и физических затрат на монтаж фундамента. Винтовые сваи для каркасного дома имеют свои особенности, а их монтаж требует определенной точности. В чем заключаются эти особенности? Давайте попробуем разобраться.
Расчет несущей способности буронабивных свай
Таблица с указанием несущей способности буронабивных свай на различных грунтах
Далеко не всегда фабричные сваи оправдывают себя, если учитывать финансовые расходы на транспортную доставку. В таких случаях часто используют буронабивные или инъекционные сваи, ведь их можно сделать прямо на строительной площадке.
Глубина залегания таких свай зависит от глубины расположения прочных слоев почвы, а их количество может быть значительно меньшим, чем для винтовых свай.
Количество и сечение таких конструкций определяется с учетом несущей способности каждой сваи отдельно, а также массы здания в целом. Также учитывается сопротивление самого грунта, как горизонтального, так и вертикального. Для сваи длиной в 3, метра несущую способность можно рассчитать по формуле:
P = 0,7 х RнхF + 0,8 х U х fin х li, где:
- P − несущая способность несущих элементов;
- 0,7− коэффициент грунта;
- Rн− сопротивление грунта под нижним концом конструкции (справочные материалы);
- F − площадь опирания, м2 ;
- 0,8− коэффициент условий работы
- U – периметр в метрах;
- fin – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности несущим элементам, т/м2 (определяется по таблицам);
- li – высота слоя грунта в зоне соприкосновения с фундаментом в метрах.
Как устроен свайный фундамент?
Свайную конструкцию можно представить как совокупность несущих элементов и ростверка. Элементы опоры могут отличаться по материалу и способу установки. Например, сегодня практикуется использование забивных и винтовых свай. Чтобы определить, какое расстояние между сваями в свайном фундаменте, необходимо учесть допустимую глубину залегания, материал изготовления и другие параметры несущих изделий – так выполняется расчет количества элементов и шага между ними. Не менее значима и функция ростверка, который обеспечивает связку отдельно стоящих опор. Он может реализовываться в разных видах и конструкциях, но, как правило, устройство данного компонента всецело зависит от техники внедрения и укрепления свай.
Расчет ростверка
Схематическое отображение соединения свай фундамента с роствертком
Конструкция свайно-ростверковых фундаментов подразумевает установку специальной подушки, на которой уже монтируются несущие стены. Этот ростверк равномерно распределяет нагрузку от здания на все опоры одновременно и проектируется отдельно.
Ростверк – это бетонная, железобетонная или сборная лента, жестко соединенная методом армирования со сваями. Она распределяет массу по всем сваям одновременно, поэтому нужно обязательно рассчитать его размеры и габариты.
Тут используются специальные расчеты, найти их можно в специальной литературе, а профессиональные проектировщики делают их обязательно, ведь от этого зависит количество установленных свай.
Для соединения свай и обеспечения дополнительной жесткости ростверк дополнительно армируют стальными прутьями диаметром 12 мм в различных направлениях. Арматуру нужно полностью спрятать в бетон, чтобы не допустить распространения коррозии. Рассчитать, сколько и какой арматуры нужно использовать, можно по готовым формулам или с учетом поясности ростверка.
Размеры ростверка и его армирование
Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.
Пример правильной вязки арматурного каркаса
Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:
- B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
- М — масса здания без учета веса свай;
- L — длина обвязки;
- R — прочность почвы у поверхности земли.
Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.
Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.
| Рабочая арматура | длина стороны ленты | от 10 мм |
| длина стороны ленты> 3м | от 12 мм | |
| Горизонтальные хомуты | от 6 мм | |
| Вертикальные хомуты лента высотой | от 6 мм | |
| Вертикальные хомуты при высоте ленты > 80 см | от 8 мм | |
Что учитывается при расчетах?
Главное перед началом строительства — определиться, сколько нужно винтовых свай на дом. Для этого следует провести предварительный расчет, где будет учтено:
- размер строения;
- тип грунта;
- параметры опор.
К тому же, нужно понимать, что такие столбы имеют разные диаметр, а, соответственно, и различное предназначение:
| Диаметр трубы, мм | Расчетная нагрузка, кг | Длина, м | Предназначение |
| 57 | 800 | 2,0 | легкие заборы и ограждения |
| 76 | 2000-3000 | 2,5 | тяжелые каменные заборы, легкие хозяйственные строения (гараж, бытовка и т.д.) |
| 89 | 4000 | 2,5 | тяжелые заборы, каркасные дома и коттеджи в один этаж, террасы и пристройки |
| 108 | 7000 | 2,5 | жилые дома 1-2 этажа |
| 150 | 9500 | 3 | жилые и офисные здания до 3х этажей |
У каждой из свай имеется своя несущая способность – так, наиболее широкие способны выдерживать до 9,5 тонн.
Обязательным параметром является и длина опоры – если она будет слишком короткой, то существует вероятность того, что здание может просесть. Длина определяется:
- плотностью почвы;
- перепадом высот на территории.
Как определить тип грунта?
Для начала необходимо выяснить, какая почва преобладает на участке. Сделать это легко своими силами – выкопайте яму глубиной около полуметра и посмотрите на грунт.
Если на уровне примерно 40 сантиметров просматривается песок/глина, то вами правильно выбрано место для строительства – в таком случае будет достаточно труб в 2,5 метра.
Если под указанным слоем земли расположен неплотный грунт, например, торф или плавун, в таком случае необходимо провести дополнительные изыскания:
- возьмите обычный бур;
- установите его на дно выкопанной вами ямы;
- вкручивайте;
- периодически вынимайте и встряхивайте;
- изучайте доставаемую почву;
- делайте так, пока не доберетесь до плотных залежей грунта – они проявятся в виде плотных комков.
Посчитайте, на какой глубине расположен этот слой почвы и приплюсуйте к полученной цифре 2,5 м – именно такой длины трубы вам и нужно будет брать.
Перепад высоты участка
При перепадах высоты на территории, где планируется сооружение здания, обязательно нужно учитывать разность высот.
Для примера возьмем дом высотой 6 метров, который будет возведен на участке с перепадом высоты в 1 метр. В данном случае необходимо использовать трубы длиной 2,5, для среднего в 3, а для самого нижнего – в 3,5 метра.
Пример расчета количества свай
Теперь поговорим о том, сколько именно опор может понадобиться для вашего дома. Тут также имеются определенные правила.
В частности, речь идет о расстоянии между каждой отдельной трубой по периметру и под пятном здания:
- если это строение из любой древесины, то промежуток не должен быть более 3-х метров;
- если пенобетон, шлакоблок или другой легкий камень – то не больше 2-х метров;
- для заборов – 2,5-3 м в зависимости от типа ограждения и наличия/отсутствия повышенной ветровой нагрузки.
Последовательность проведения вычислений
Чтобы самостоятельно определить количество стержней, возьмите план вашего дома и сделайте на нем отметки:
- по одной опоре должно быть на каждом углу строения;
- еще по одной – на месте стыков несущих конструкций;
- далее просто делайте отметки между углами и несущими конструкциями так, чтобы расстояние между сваями не превышало 2-3 м (учитывайте строительный материал, который будете использовать);
- если вы планируете устанавливать обычную печь или массивный камин, в этом месте предусмотрите еще две трубы;
- когда все отметки на плане сделаны, посчитайте количество получившихся опор.
При этом отдельно следует устанавливать стержни под углы:
- пристроек;
- балконов;
- крыльца и т.д.
Здесь также учитывайте правило расстояния – не более 2-3 м между опорами, в зависимости от материала, применяемого для строительства.
Типовые результаты
Чтобы упростить вам задачу, приведем типовые результаты расчетов, сколько нужно винтовых свай на дом различной площади. За основу мы брали план строения правильной формы, возводимого из легкого камня. Естественно, при наличии пристроек или неправильной формы здания, количество стержней может меняться. Обратите внимание на то, что во всех случаях требуется правильная обвязка фундамента на сваях.
Сколько винтовых свай нужно на дом
| Размеры дома | Количество |
| 6х6 | 12 |
| 8х8 | 16 |
| 6х8 | 12-16 |
| 6х9 | 12-14 |
| 6х4 | 9 |
Заключение
Мы рассказали вам о простом способе расчета количества стержней, которые потребуются для основания жилого дома. Можно также использовать калькулятор винтовых свай.
Если вы не уверены, что справитесь с расчетами самостоятельно, боитесь, что можете упустить какие-то детали, рекомендуем в таком случае обратиться за помощью к нашим специалистам по телефону +7-922-661-4468. Они справятся с поставленной задачей, оперативно предоставив вам данные проведенных на участке изысканий.
Несущая способность и долговечность свайного фундамента зависит от соблюдения технологических требований строительства и правильно произведенных расчетов. Среди прочих параметров рассчитывается и расстояние между сваями фундамента.
Строителей-новичков слово «расчет» пугает. Но для индивидуального строительства эту процедуру упростили настолько, что с ней может справиться и школьник, умеющий правильно оперировать арифметическими действиями.
Расчет расстояния между сваями
Чтобы определить расстояние между сваями свайного фундамента, надо знать две величины: необходимое количество свай и размеры здания в плане.
Алгоритм расчета количества опор примерно одинаков для всех их видов, потому достаточно рассмотреть один вариант – например, буронабивные сваи.
Исходными данными для расчета являются:
- анализ грунтов в зоне строительства;
- максимальная нагрузка будущего дома на грунт;
- площадь дома.
Анализ грунтов
Определить состав грунта на участке можно самостоятельно (если планируется возведение легкой постройки). Для этого на месте будущего фундамента надо выкопать несколько ям глубиной примерно 2 метра.
В процессе рытья «скважин» вы увидите, какой тип грунта вам будет попадаться, и на какой глубине находится плотный слой (например, твердая глина).
Этот параметр вам понадобится для расчета длины сваи.
Собираем нагрузки
Общая нагрузка на грунт определяется как сумма весов всех строительных материалов, которые предполагается использовать при строительстве, снеговой и ветровой нагрузки.
Две последние величины — нормативные.
Они зависят от региона строительства и определяются по таблицам действующих в России СНиПов.
Определяем необходимое количество свай
Для определения необходимого количества опор надо выполнить следующие действия:
- рассчитать площадь подошвы одной сваи;
- полученный результат умножить на сопротивление (4);
- общую нагрузку поделить на произведение площади подошвы и сопротивления.
Получив число опор, необходимо произвести корректировку нагрузки: ведь и сами сваи давят на грунт. Вес буронабивной сваи считается без учета ее расширения.
Умножив вес одного элемента на их общее количество, получим дополнительную нагрузку на грунт.
Правила работы с винтовыми сваями
После монтажа опоры, верхняя часть подрезается болгаркой и выравнивается по высоте. Это делается с целью устранить горизонтальное проседание плит или брусьев основания дома. Высота винтовых свай от уровня земли должна составлять в пределах 60 см. Затем готовая конструкция бетонируется, что делается с целью получить большую прочность и надежность фундамента будущего дома.
Необходимо полностью устранить лишний воздух в бетонной полости, т.к. при резком охлаждении он расширится и может повредить бетонную подушку. Если все сделать правильно, то в результате должно быть прочное основание, стойкое к различным кренам и поперечным деформациям.
Дальше привариваются оголовки и делается обвязка брусом. Вместо бруса прекрасно подойдет для таких конструкций металлический швеллер. Если использовать швеллер, тогда оголовки уже не нужны и таким образом можно существенно сэкономить на стоимости возведения фундамента.
Свайно-винтовой фундамент дома: определение расстояния между сваями.
При строительстве свайного фундамента дома категорически запрещено:
- Подгонять сваи под горизонтальный уровень при их ввинчивании. Если такое сделать изначально, то со временем на одной свае произойдет проседание опоры и секция может просто обвалиться;
- Нельзя допустить вертикальный уклон на более чем 2 градуса;
- Нельзя удлинять криво закрученные сваи;
- Глубина погружения сваи не должна быть меньше, чем 1,5 метра от верхнего уровня грунта;
- Использование свай с поврежденным антикоррозийным покрытием категорически запрещено.
Если четко придерживаться технологии и правил монтажа свайного фундамента дома, то в результате должно получиться качественное и долговечное основание.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований производится по двум группам предельных состояний:
1) по первой группе предельных состояний определяют несущую способность сваи по грунту, прочность материала свай и ростверков, по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта. Расчёт ведётся на основные и особые сочетания расчётных нагрузок с использованием расчётных характеристик материалов и грунтов;
2) по второй группе предельных состояний рассчитываются осадки оснований фундаментов, горизонтальные перемещения свай и свайных фундаментов, образование или раскрытие трещин в элементах железобетонных конструкций. Расчет по деформациям необходимо выполнять на основные сочетания нагрузок.
5.1 Определение несущей способности свай
После определения и подбора длины сваи рассчитывается несущая способность свай. Несущая способность Fd, кН, висячей забивной сваи и сваи-оболочки, погружённой без выемок грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчётных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности
Fd = gc∙(gcr∙R∙A+∑Ui·gcfi∙hi ·Rfi); (5.1)
где gc – коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый gc =1, а для грунтов Ι типа по просадочности и для биогенных грунтов gc = 0,8;
gcr, gcf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления;
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кН;
А – площадь опирания на грунт свай, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;
Ui – усредненный периметр поперечного сечения сваи в i-м слое грунта, м;
hi – толщина i –го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
Rfi – расчётное сопротивление (прочность) i – го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа.
Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия
N ≤ = Pсв, (5.2)
где N — расчётная нагрузка, передаваемая на сваю (наиболее невыгодное сочетание), кН;
= Pсв – расчётная нагрузка, допускаемая на сваю, кН;
gк – коэффициент надёжности, равный 1,4 – для фундаментов опор мостов при низком ростверке, сваях или сваях-стойках; при высоком ростверке – только при сваях-стойках, воспринимающих сжимающую нагрузку, независимо от числа свай, если несущая способность сваи определена расчетом.
5.2 Определение количества свай и размещение их в ростверке
Проектирование свайных фундаментов ведется по расчетным нагрузкам с учетом различных сочетаний. Все нагрузки каждого сочетания следует привести к уровню подошвы ростверка, учитывая при этом его вес.
После приведения нагрузок к уровню подошвы ростверка, необходимое, ориентировочное количество свай n определяют по формуле
n = k∙ , (5.3)
где k – корректирующий коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента, принимается k=1,1…1,4;
N – максимальное нормальное усилие в уровне подошвы ростверка, кН;
Gp – вес ростверка (предварительно определённый), кН.
Сваи можно размещать в рядовом (рисунок 5.1,а) или шахматном порядке (рисунок 5.1,б).
а) б)
а – рядовой порядок
б – шахматный порядок
Рисунок 5.1 — Размещение свай
Расстояние между осями забивных висячих свай в уровне острия должно быть определено из условия a ≥ 3d (d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи). Расстояние от грани ростверка до грани сваи или сваи-оболочки должно быть не менее 25 см. В результате размещения свай по ро-
стверку может быть уточнено количество свай и размеры в плане (обычно в сторону увеличения).
Решение
Определить несущую способность и количество свай, разместить их в
ростверке при следующих исходных данных: N0 = 36747,68 кН – максимальная нагрузка на подошве фундамента. Используя схему разбивки слоёв грунта hi, приведенную на рисунке 5.2, определим несущую способность висячих свай, погружённых забивкой молотами в третий и четвёртый слои.
Рисунок 5.2 – К определению несущей способности свай
Для первого случая при ℓсв = 4м:
Суглинок тугопластичный:
при z1 = 4,2м; Rf1=34,04кПа; h1=2,0м; Rf1´ h1=68,08кПа∙м;
при z2 = 5,3м; Rf2=36,16кПа; h2=0,2м; Rf2´ h2=7,23кПа∙м;
.
При ℓ1 = 5,4м; R = 2208кПа; gcr=gcf =1; U =4∙0,3=1,2м; А = 0,3∙0,3 = 0,09м2;
Fd = 1(1∙2208∙0,09 + 1,2∙1∙75,31) = 1∙(198,72 + 90,37) = 289,09кН.
Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю
Pсв = = =206,49кН.
Для второго случая при ℓсв = 13м:
Суглинок тугопластичный:
при z1 = 4,2м; Rf1=34,04кПа; h1=2,0м; Rf1´ h1=68,08кПа∙м;
при z2 = 6,2м; Rf2=43,36кПа; h2=2,0м; Rf2´ h2=86,72кПа∙м;
при z3 = 8,2м; Rf3=46,0кПа; h3=2,0м; Rf3´ h3=92,0кПа∙м;
при z4 = 10,2м; Rf4=47,9кПа; h4=2,0м; Rf4´ h4=95,8кПа∙м;
при z5 = 12,2м; Rf5=48,87кПа; h5=2,0м; Rf5´ h5=97,74кПа∙м;
при z6 = 13,25м; Rf6=49,22кПа; h6=0,1м; Rf6´ h6=4,92кПа∙м
супесь пластичная:
при z7 = 13,8м; Rf7=37,4кПа; h7=1,0м; Rf7´ h7=37,4кПа∙м;
при ℓ2=14,3м; R=1688,33кПа; U=1,4м; gcf=gcf=1; А = 0,1225 м2;
Fd=1∙(1∙1688,33∙0,1225 + 1,4∙482,66∙1) = 1∙(206,82 + 675,72) = 882,54кН.
Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю
Pсв = = =630,39кН.
Определяем необходимое количество свай в кусте:
— для первого варианта
n(1)= =117,96шт;
— для второго варианта
n(2)= =58,29шт.
В обоих вариантах потребуется значительно увеличить размеры ростверка, кроме того, расход материала на сваи для первого варианта составит
0,30∙0,30∙4∙118=42,48м3.
Для второго варианта расход составит
0,35∙0,35∙13∙60=95,55м3.
Поэтому целесообразно увеличить длину свай.
Увеличим длину свай для первого варианта до 10 м.
По таблице принимаем сваю марки СМ10 – 35, диаметром 35×35 см, длиной
11 м, марка бетона В20.
При ℓсв = 11м:
Суглинок тугопластичный:
при z1 = 4,2м; Rf1=34,04кПа; h1=2,0м; Rf1´ h1=68,08кПа∙м;
при z2 = 6,2м; Rf2=43,36кПа; h2=2,0м; Rf2´ h2=86,72кПа∙м;
при z3 = 8,2м; Rf3=46,0кПа; h3=2,0м; Rf3´ h3=92,0кПа∙м;
при z4 = 10,2м; Rf4=47,9кПа; h4=2,0м; Rf4´ h4=95,8кПа∙м;
при z5 = 11,75м; Rf4=48,7кПа; h4=1,2м; Rf4´ h4=58,44кПа∙м
при ℓ=12,3м; R=3494,67кПа; U=1,4м; gcf=gcf=1; А = 0,1225 м2;
Рисунок 5.3 – К определению несущей способности свай.
Fd=1∙(1∙3494,67∙0,1225 + 1,4∙501,04∙1) = 1∙(428,10 + 701,49) = 1129,56кН.
Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю
Pсв = = =806,83кН.
Определяем необходимое количество свай в кусте:
n(1)= =45,56шт.
После корректировки количества свай с соблюдением симметрии и приняв n=48шт, расход составит
0,35∙0,35∙11∙48=64,68м3.
Размещение свай в плите ростверка показано на рисунке 5.4.
Сваи размещаются в рядовом порядке с шагом не менее a > 3∙d = 3∙0,35 = =1,05м.
Рисунок 5.4 — Размещение свай в ростверке
После назначения размеров подошвы ростверка уточним его конструкцию. Так как опора моста имеет размеры 8,9´5,4 м, свесы co примем равными 0,5м, а развитие фундамента ограничивается углом a, предельное значение которого для фундаментов опор мостов принимается равным 30°,то ростверк будет иметь следующие размеры (рисунок 5.5):
Рисунок 5.5 — Конструирование ростверка
Определяем дополнительную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка, за счет собственного веса ростверка Gр и грунта засыпки Gгр на обрезе ростверка
Gр = gб∙Vр, (5.4)
Vр = 9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1 = 133,82м3;
Gр = 24кН/м3∙133,82м3 = 3211,68кН.
Определяем вес грунта засыпки
Gгр = gгр∙Vгр; (5.5)
Vгр = 10,6∙7,1∙2 — (9,6∙6,1∙1,0 + 10,6∙7,1∙1,0) = 16,7м3;
Gгр = 19,0кН/м3∙16,7м3 = 317,3кН.
Определяем расчетную вертикальную нагрузку, действующую по подошве ростверка
Nd = N0 + 1,2∙(Gр + Gгр); (5.6)
Nd= N0 + 1,2∙(3211,68 + 317,3) = N0 + 4234,78кН.
5.3 Определение расчетной вертикальной нагрузки на сваю
Расчетную нагрузку на максимально нагруженную сваю следует определять для наихудших сочетаний нагрузок по формуле
N= (5.7)
где Nd — расчетная вертикальная нагрузка на ростверк, кН;
, — максимальные изгибающие моменты в сочетании при Pmax, кН∙м;
n — количество свай в ростверке;
X, Y — расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м;
Xi, Yi — расстояние от центральных осей до оси каждой сваи, м.
Нагрузка на уровне обреза фундамента:
N0=35595,68кН; Q0=705,6кН; =7973,28кН∙м.
Решение
Определим расчетную вертикальную нагрузку на ростверк
Nd= N0 + 4234,78 = 35595,68 + 4234,78 = 39830,46 кН.
Максимальный изгибающий момент
M = 1,2∙ + 1,2∙Q0∙dp;
M = 1,2∙7973,28 + 1,2∙705,6∙2 = 11261,38 кН∙м.
Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4)
Тогда
N= .
Проверяем условие
N £ Pсв, (5.8)
N=1010,27 кН > Pсв = 806,83 кН.
Следовательно, свайный фундамент запроектирован не рационально. Увеличим количество свай до 60 штук.
Рисунок 5.4.1 – Размещение свай в ростверке (в увеличенном количестве)
Расход материала на сваи после исправления составит
0,35∙0,35∙11∙60=80,85м3.
Проверим условие
N £ Pсв.
Nd=39830,46 кН;
M =11261,38 кН∙м.
Расстояние от центральной оси до оси каждой сваи (рисунок 5.4.1)
;
Тогда
N= .
N=780,84 кН < Pсв = 806,83 кН.
Запас прочности составляет
10м, св=k∙d.
Решение
Проверить несущую способность основания.
Определим размеры сплошного условного фундамента (рисунок 5.7).
ay = a1 + 2∙h∙tg(j II,mt/4); by = b1 + 2∙h∙tg(j IImt/4); (5.12)
jII,mt = ;
ay = 9,8 + 2∙9,1∙tg(18,2°/4) = 11,26м;
by = 6,35 + 2∙9,9∙tg(18,2°/4) = 7,81м.
Рисунок 5.7 – К определению размеров условного фундамента
Вес типовых свай следует определить по формуле
Gсв = 24∙(0,35∙0,35∙10,3∙1,1∙60) = 1998,61 кН.
Вес грунтового массива (параллелепипеда АБВГ) определяется с учетом заключенного в нем объёма воды (при наличии водоупорного слоя) по формуле
Gгр = (åVi ∙γi)∙1,1 + åVi·gw, (5.13)
где Vi — объём i-го слоя грунта, м3;
gi — удельный вес i-го слоя грунта (принимаемый с учетом взвешивающего действия воды для водопроницаемых грунтов ) и определяется по формуле
gi = gsbi = , кН/м3, (5.14)
gsi – удельный вес частиц i-го слоя грунта, кН/м;
gw – удельный вес воды, gw »10 кН/м3.
Тогда вес грунтового массива будет равен
Gгр=(V1гр∙γsb1 + V2гр∙γsb2)·1,1 + VВ∙γВ
V1гр∙γsb1 = (3,2·7,81·11,26 – (1∙9,6∙6,1 + 1∙10,6∙7,1 + 1,2·0,35·0,35∙60))·9,32 = =1293,34кН;
V2гр∙γsb2 = (9,1·7,81·11,26 – 9,1∙0,35∙0,35∙60)·8,78 = 6439,03кН;
VВ∙γВ = (12,3·7,81·11,26 − (1·9,6·6,1 + 1·10,6·7,1 + 10,3·0,35·0,35·60))10 =
= 8721,44кН
Gгр = (1293,34 + 6439,03)·1,1 + 8721,44 = 17227,05кН.
Для рассматриваемого примера N=35595,68кН; Fh=705,6кН; My=7973,28кН∙м.
;
d = 12,3м < 10м;
Св = ki∙d = 3199∙12,3 = 39347,7кН/м3;
.
= 763,25 кПа.
Определим расчётное сопротивление грунта основания (аналогично, как для фундамента мелкого заложения)
R = 1,7∙{Ro∙ + k2∙g∙(d – 3)}. (5.15)
Для суглинка тугопластичного при e = 0,89; IL= 0,38 получаем R0 = 125,77кПа;
k1 = 0,02; k2 = 1,5; g = 17,74 кН/м3;
R=1,7∙{125,77 + 1,5∙17,74∙(11,26 – 3)} + 1,5∙10∙3,95 = =771,56кПа;
Pmax = 763,25 кПа < R = 771,56кПа.
Следовательно, прочность грунтового основания обеспечена.