Как рассчитать винтовые сваи для фундамента

Как рассчитать винтовые сваи для фундамента

Свайные фундаменты — один из самых экономичных видов опор для здания. Они позволяют проводить строительство на территориях с высокой подвижностью грунта и большой его увлажненностью. Наиболее рационально для частного дома применять винтовые сваи, поскольку работы с ними не требуют особых умений, сложной техники и большого количества времени.

Типы основания, которые можно использовать

Типы свайных фундаментов, которые можно использовать под возведение сооружения площадью 6х8 метров:

  1. Винтовые сваи – подходят для строительства малоэтажных и легковесных домов из дерева, бенобетона, бетона и кирпича.
  2. Буронабивные сваи – отличаются боле высокой несущей способностью, поэтому могут быть задействованы для конструирования более тяжелых сооружений.
  3. Забивные опоры – прочные, устойчивые и надежные элементы с несущей способностью до 10 тонн.

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

Как рассчитать количество винтовых свай?

Правильно выполненные расчеты при проектировании свайно-винтового фундамента – залог надежности всей строительной конструкции. Их осуществление требует знаний и опыта в сфере проектирования и строительства оснований данного типа.

Основные принципы расчета количества винтовых свай

Чтобы грамотно рассчитать количество винтовых свай, следует основываться на следующих принципах:

  1. Для возведения легких заборов не превышайте расстояние между устанавливаемыми сваями в 3-3,5 м.;
  2. Для деревянных заборов, а также заборов из профлиста расстояние не должно превышать трех метров, а при наличии нагрузки ветром – 2,5 метров;
  3. Для деревянных домов расстояние между сваями должно быть не больше 3-х м.;
  4. Для домов из пенобетона, газобетона, пеноблоков и шлакоблоков необходимо устанавливать расстояние для свай не более 2-х метров.

Для расчета количества винтовых свай необходимо:

  1. взять план первого этажа;
  2. обозначить винтовые сваи в каждом из углов фундамента, на стыках внутренних несущих перегородок, внешних стен;
  3. расположить по каждой внутренней, внешней стене необходимое число свай с учетом расстояния, не превышающего 2-3 метра в зависимости от материалов, из которых будет возводиться строение;
  4. остальное пространство заполнить винтовыми сваями с учетом расстояния в 2 или 3 метра;
  5. если будет возводиться печь необходимо учитывать, что она требует минимум 2-х свай;
  6. обозначить винтовые сваи под внешние углы балконов, террас, пристроек;
  7. подсчитать общее число винтовых свай.

Основные показатели при расчете количества свай

При расчете количества свай учитываются два базовых показателя:

  1. общая весовая нагрузка объекта строительства на фундамент;
  2. грузонесущая способность грунта на участке строительства и, соответственно, нагрузка на одну сваю.

Весовая нагрузка рассчитывается следующим образом:

  1. Определяются:
    • вес всех используемых при строительстве объекта материалов, при этом во внимание берутся значения, которые будет иметь готовый объект;
    • нагрузка при эксплуатации объекта и снеговая нагрузка – рассчитываются согласно СНиП 2.01.07-85.
  2. Вышеуказанные показатели веса и нагрузки суммируются, полученное значение умножается на 1,1-1,2 – коэффициент запаса.

Грузонесущая способность грунта – показатель, рассчитываемый в индивидуальном порядке на основе данных, полученных при геологическом исследовании участка строительства. Расчеты опираются на нормы СНиП 2.02.03-85. В ряде случаев допустимо не проводить исследование. Такой подход целесообразен при хорошей изученности, стабильности грунта и возможности применения показателя минимальной допустимой нагрузки на одну сваю заданного типоразмера и планируемой глубины залегания винта.

После вычисления общей весовой нагрузки и допустимой грузонесущей способности одной сваи первый показатель делится на второй. В результате получает минимально допустимое количество свай, которое, впрочем, зачастую увеличивается по соображениям повышения надежности конструкции.

Согласно строительным ГОСТам и Сводам Правил, шаг монтажа свай составляет 1,5-3 метра, при этом предусматривается установка свай не только по периметру, но и внутри него. Расположение свай относительно друг друга, а также их количество серьезно зависит от площади строения, а также нахождения зон повышенной нагрузки, которую, например, создает построенная в доме печь. Для таких зон количество свай желательно увеличивать. Расположение свай и их количество отражается на плане – схеме свайного поля.

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.

Пример расчета для каркасного дома

Чтобы рассмотреть более подробно, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример для одноэтажного каркасного дома с мансардой. Кровля строения металлическая вальмовая, поэтому все наружные стены имею одинаковую высоту (нет фронтонов).

Внутренние перегороди из гипсокартона толщиной 80 мм без утепления, стены с утеплением толщиной 150 мм. Перекрытия деревянные по балкам. Высота этажа — 3 м, высота помещения — 2,7 м. Размеры дома в плане — 6 на 6 метров. Высота наружных стен мансардного этажа — 1,5 м. Внутренняя стена одна длиной 6 м, общая длинна перегородок на оба этажа — 25 м.

Читайте также  Ветонит 5000 расход

Глинистые грунты располагаются на расстоянии 3 м от поверхности земли, существенных перепадов высот на участке нет. Снеговая нормативная нагрузка 180 кг на квадратный метр.

Принимаем свайно-винтовые изделия диаметром 108 мм и длиной 3,5 м (необходимо предусмотреть дополнительный запас, поэтому лучше купить сваи длиной 4 м). В расчет нагрузок берем примерное количество, равное 9 шт (по всем углам + середина стен).

Расчет начинается со сбора нагрузок. Его выполним в табличной форме.

Тип нагрузки Коэф-т надежности Вычисление
От наружных стен 1,1 Длина стен*высота стен*массу = 4шт*6м*4,5м*50 кг*1,1 = 6600 кг
От внутренних стен 1,1 2шт(на два этажа)*3м(высота этажа)*6м(длина)*50 кг*1,1 =1980 кг
От перегородок 1,2 25м*2,7м(высота этажа)*27,2 кг*1,2 = 2204 кг
От перекрытий 1,1 2 шт(пол первого этажа и пол мансарды)*6м*6м*150кг*1,1 = 11880 кг
От кровли 1,2 (6м*6м*60кг*1,2)/cos45ᵒ(угол наклона кровли) = 3702 кг
От фундаментов (предварительно) 1,05 9шт*40кг (масса одной сваи)*1,05 = 378 кг
Полезная 1,2 2 этажа*(150кг*6м*6м)*1,2 = 12960 кг
Снеговая 1,4 180кг*36м*1,4 = 9072 кг

Сумма всех нагрузок на свайно-винтовой фундамент равна 48776 кг. В расчет принимаем округленное значение 48,8 тонн. Далее проводится расчет количества опор. Несущая способность одного изделия принятого диаметра — 5-7 тонн. Принимаем значение 6 тонн.

Количество необходимых опор = 48,8т/6т = 8,13 шт. Округляем до целого в большую сторону. Значение соответствует предварительному — 9 шт, окончательно его принимаем. Опоры устанавливаются по углам и серединам наружных и внутренних стен.

Приведенные выше вычисления позволят не ошибиться при строительстве и рационально расходовать ресурсы. Они не займут большого количества времени, но решат многие проблемы, которые могут возникнуть в будущем.

Свайный фундамент. Расчет количества свай

Для расчёта необходимого количества свай для свайного фундамента можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые предлагает вездесущий интернет.

Но, как ученик в школе, привыкший пользоваться арифметическим калькулятором. Зачастую даже не знает таблицы умножения, так и строитель, использующий онлайн-калькулятор для расчёта количества свай, не будет знать откуда берутся результаты расчёта.

Основная функция любого фундамента – это принятие на себя всех нагрузок от конструкций здания – стен, перегородок, перекрытий потолка, крыши и пола. По сути, фундамент «удерживает» вес всего здания вместе с дополнительными нагрузками, например, весом снега, который накопился на крыше или весом камина, расположенном на втором этаже здания.

Алгоритмы для расчета свайного фундамента

Итак, вначале рассчитаем нагрузку здания на ленточный фундамент, а потом по аналогии перейдём к расчёту свайного фундамента из винтовых свай.

Для примера берём кирпичный дом размером 6 на 6 метров, с внутренней опорной перегородкой, толщина стен – двойной кирпич — 0,4 м.

Длина стен дома будет равна 6*4 = 24 м, длина внутренней перегородки 6 м. Итого — 30 м.

Вес кирпичного дома с дополнительными нагрузками условно возьмём в 120 т (можно и вычислить вес здания, посчитав объём кирпича, раствора, штукатурки, вес потолочного перекрытия и крыши). Толщину фундамента примем такую же как и толщина стен — 0,4 м.

Тогда площадь основания фундамента будет равна: 30*0,4 = 1,2 м2.

Итак, на площадь 1,2 м2 давит здание весом 120 т или 120000 кг. Или 10,0 кг на 1 см2. Толщина фундамента, как правило, больше толщины стен (это видно по характерному выступу цоколя). Если увеличим толщину фундамента по 10 см на внешнюю и внутреннюю сторону стены, то его площадь будет равна 30*0,6 =1,8 м2. В этом случае давление здания на фундамент составит 120 000/18 000 = 6,7 кг/см2. Это давление превышает величину сопротивления грунта, для глины он равен 6,0 кг/см2. Поэтому необходимо ещё увеличивать толщину фундамента.

Сколько нужно винтовых свай на здание размером 6х6 м

Принимаем величину 6,0 кг/см2 давления, как нормативную, при расчёте количества фундаментных винтовых свай на здание весом М =120000 кг. При этом добавим в расчеты: сопротивление грунта Кг – 6,0 кг/см2; коэффициент условий эксплуатации Ку – 1,0 и коэффициент надёжности Кн – 1,2 (что означает увеличение расчётов на 20% для повышения степени надёжности конструкции фундамента).

Диаметр сваи 0,3 м, Тогда площадь основания сваи составит:

S=πr^2=3,14 * 0,15*0,15 = 0,07м2.

Площадь основания фундамента рассчитаем с учётом коэффициентов по формуле:
S=Кн*М/ Ку*Кг = 1,2*120 000/ 1*6 = 24 000 см2 = 2,4 м2

Количество свай, если не считать сопротивление их стенок о грунт: 2,4/0,07 = 30,4 = 31 свая.
Если увеличим диаметр сваи до 0,5 м, то тогда необходимо будет 2,4/0,197 = 17,9 = 12,18 = 13 свай.

Сколько нужно винтовых свай на баню 6х3?

Бани, как правило, возводят из деревянных срубов, поэтому их вес намного меньше, чем из кирпича. Оставим все коэффициенты такими, как в прошлом расчёте кроме веса бани, примерно определим его в 48 тонн или 48000 кг.

Диаметр сваи – 0,3 м.

Площадь основания фундамента бани:

S=Кн*М/ Ку*Кг = 1.2*48000/1*6 = 9600 см2 =0,96 м2

Площадь сечения сваи: S=πr^2=3,14 * 0,15*0,15 =0,07

Количество свай: 0,96/0,07 = 13,7 =14 свай.

Есть иной алгоритм расчёта фундаментных свай, основанный на удельном сопротивления грунта. Проверим, совпадает ли количество необходимых винтовых свай на эту же баню.

На одну сваю придётся давление: 0,07*6 = 4200 кг.

Тогда количество свай на баню будет нужно 48000/4200 = 14 свай

Как видим, результаты как первого и так второго алгоритма одни и те же.

Сколько винтовых свай нужно на дом 6х9

Используем наиболее простой второй алгоритм расчёта при весе здания из кирпича размером 6х9, примерно 160000 кг, и диаметре свай 0,5 м.

Площадь сечения сваи: S=πr^2= 3,14*0,25*0,25 =0,197 м2

На одну сваю приходится давления 0,197* 6 =11 820 кг.

Необходимо свай: 160 000/11 820 =13,5 =14 свай.

Расчёт количества свай для каркасного дома, как и любого другого, согласно, приведённых алгоритмов будет аналогично зависеть от веса дома, удельного сопротивления грунта на строительной площадке и диаметра винтовой сваи.

Расчет количества винтовых свай КСАмет

Свайные оголовки КСАмет выпускаются диаметром 20, 25 и 30 см. Поэтому расчёт количества свай будет зависеть, как и в прошлых примерах от веса дома, удельного сопротивления грунта и диаметра используемых свай. Единственное отличие при расчёте в том, что в технических характеристиках этих свай указаны максимальные допустимые нагрузки на сваю. Поэтому расчёт ведётся в соответствии с техническими характеристиками свай КСАмет.

Как уже отмечалось в интернете можно найти калькуляторы онлайн-расчётов количества фундаментных свай. Однако, всё-таки лучше самостоятельно изучить алгоритмы расчётов свайных фундаментов, хотя бы на вышеприведённых примерах.

Последовательность проведения работ по монтажу

При приёме работ по монтажу винтового фундамента заказчик должен пристально следить, за качеством работ по его монтажу. С фирмой «СтройМонтаж23» можно не сомневаться в точном следовании технологии монтажа. Она состоит из:

  1. Анализ и разметка участка. Начиная установку свай, в первую очередь, стоит провести подробный анализ участка, на котором будет возводиться будущий забор. При профессиональном подходе обязательно проводится анализ состояния грунта, определяется глубина его промерзания. В обычных бытовых условиях дилетант может произвести такой анализ, визуально осмотрев площадку. Место будущих работ уже должно быть очищено от лишней растительности и различного строительного мусора. После анализа стоит провести разметку и определить места будущего монтажа свай. При этом стоит учитывать, что опоры должны находится друг от друга максимум в 3 метрах. То есть в пределах этого расстояния и следует просчитать нагрузку на фундамент.
  2. Монтаж опор по углам площадки. Ввинчивание свай должно начинаться именно с углов, так как качество проведённой работы и выравнивание остальных элементов будет проходить именно по ним. От этого зависит правильность монтажа всего фундамента в целом.
  3. Установка остальных опор. Этот этап может производиться при помощи специальной техники, а может быть выполнении и вручную. Необходимость привлечения спецтехники возникает, если условия работы очень сложные либо же если количество свай велико. Собственно при работе на замёрзших грунтах или на воде без техники не обойтись. В таких случаях необходимо заглубление опоры минимум на 1,5 метра, а лучше всего на 1,7 метра. Это даст возможность уберечь будущий фундамент от вспучивания грунта при годовых циклах колебания температуры. Сам процесс ввинчивания происходит посредством лома или металлического стержня, вставленного в специальное отверстие в верхней части сваи. Если монтаж ведётся без специальной техники, то понадобится команда из двух человек. В момент ввинчивания очень важным является не допустить отклонения оси сваи от вертикали. Максимальный угол отклонения не может превышать 2 градуса.
  4. Укрепление сваи. После установки производится укрепление посредством бетонирования. Это поможет значительно увеличить срок эксплуатации будущего фундамента.
  5. Закрепление оголовка. Этот этап лучше всего доверить профессионалам, так как на этот оголовок будет крепиться фундамент и от качества сварного шва зависит дальнейшая прочность конструкции.

Кроме этого, в некоторых случаях, вместе с монтажом производят напыление антикоррозийного состава на сваи.

Цена возведения свайного фундамента 6*6

Подсчитать точную стоимость постройки фундамента для вашего строения смогут только в строительной организации, куда вы обратитесь с соответствующим запросом. При формировании сметы учитываются следующие факторы:

  • Необходимое количество свай, их длина и диаметр;
  • Материал, из которого они изготовлены;
  • Характеристики вашего участка, возможные сложности при проведении работ;
  • Установка ростверка (при необходимости);
  • Отделка фундамента.

Сроки строительства – несколько дней. Для этого не потребуется большой бригады рабочих, потому стоимость работы будет приемлемой.

Фундамент 6×6 – это надежная опора для вашего строения. При соблюдении техники выполнения работ и использовании качественных материалов результат будет радовать вас долгие годы.