Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях
Содержание
Свайно-винтовой фундамент является очень популярным за счет своей универсальности и возможности устанавливать его на тех почвах, которые отличаются подвижностью и неустойчивостью, а также на рельефных участках.
Наиболее распространенными являются сваи винтового типа, так как для их монтажа не требуются особые навыки и умения, а земляные работы выполняются в минимальных количествах. Но для качественного монтажа основания в первую очередь нужно произвести расчет фундамента на винтовых сваях.
Алгоритм расчета
Для того чтобы свайно-винтовой фундамент служил своим хозяев долгое время, он должен быть сделан качественно. В первую очередь на дальнейший монтаж оказывает влияние правильность расчетов. Рассчитывается фундамент поэтапно:
- Проведение геологической оценки залегающего грунта.
- Анализ нагрузок на фундамент и грунт.
- Расчеты на основе собранных ранее данных.
- Выполнение чертежа будущей конструкции.
- Расчет необходимых материалов для устройства и затрат на них.
Все перечисленные пункты обязательны к исполнению, так как при пропуске хоть одного винтовой фундамент может выйти с маленькой несущей способностью или будет наблюдаться большой перерасход материала.
Исследование залегающего на участке грунта
Обязательно перед любой постройкой какого-либо сооружения проводятся геологические исследования грунта, которые включают в себя выемку почвы и ее анализ. В зависимости от показателей данного анализа делается вывод о качестве и типе почвы и выявляется то основание, которое будет уместно в этих условиях. Такие работы должны проводить только специализированные службы, но стоимость их работы достаточно велика.
Если в бюджете не предусмотрена возможность вызова геологов, то можно попытаться произвести работы по оценке залегающего грунта самостоятельно.
Для анализа грунта нужно сделать в почве скважину, которая будет на 50 см глубже, чем длина сваи. Лучше всего сделать несколько таких скважин в разных частях участка, но обязательно, чтобы одна из них находилась в самой низкой его точке. Можно выполнять бурение скважины буром, тогда анализ проводится по тому грунту, который остался на лопастях агрегата.
Таким образом, вычисляется тип грунта и наличие в нем грунтовых вод, так как из-за них снижается несущая способность основания. Если обнаружено место, где их много, то можно попытаться не устанавливать сваи именно на этом участке, а обойти его. Несущая способность свайного фундамента определяется не только опорой на плотный почвенный слой, но и трением поверхностью сваи о расположенный вокруг грунт.
Расчет нагрузок
Для расчета несущей способности свай в фундаменте очень важно знать, какая нагрузка будет производиться сооружением на него. Величина общей нагрузки получается из сложения следующих показателей:
- Веса стен и перегородок
- Веса кровли и перекрытий
- Полезной нагрузки на фундамент
- Собственного веса основания
- Возможной снеговой нагрузки.
Для более точного вычисления используют таблицы, в которых прописываются величины данных показателей. Вес свай зависит от их диаметра, точные параметры можно узнать только у производителя. Например, свая с диаметром 108 мм весит приблизительно от 10 до 13 кг, а с диаметров в 133 мм – от 14 до 16 кг.
Для того чтобы произвести расчет снеговой нагрузки нужно иметь под рукой карты «Строительная климатология».
Расчет необходимого диаметра винтовой сваи
В зависимости от нагрузки подбирается диаметр сваи для основания. Обычно в частном строительстве используются опорные элементы с диаметром 108 мм. Такие сваи способны выдержать нагрузку от двухэтажного каркасного дома. Несущая способность одной опоры составляет 7 тонн.
Выбор длины сваи
На тех участках, где залегают устойчивые грунты, достаточно будет длины свай в 2,5 метра. Но стоит учитывать перепады рельефа, поэтому дополнительная длина не помешает для запаса.
На первом этапе исследования почвы выявляется глинистый слой почвы. Так как он определен, то по длине свая должна входить в этот слой.
Можно пойти другим путем для определения длины сваи. Это метод контрольного вкручивания. Он представляет собой кручение сваи при помощи вставленного в отверстие внутри нее лома с трубчатыми рычагами. Во время прокручивания необходимо при помощи пузырькового уровня проверять вертикальность. Как только усилие затяжки резко увеличивается, то работу можно прекратить. Таким образом, получается определение несущего слоя грунта и нужной длины сваи.
Расчет количества опор
После произведенных ранее подсчетов можно определить сколько свай понадобится для фундамента того или иного дома. Для того чтобы получить число необходимых опор нужно сумму нагрузок умножить на коэффициент и делить на несущую способность сваи. Такой расчет не должен вызвать затруднений, если, конечно, не пропущены предыдущие шаги.
После того, как количество нужных свай определено, нужно распределить их по всему периметру дома. Обязательно сваи должны находиться под всеми углами и в тех местах, где несущие перегородки пересекаются. Между теми опорами, что установлены, необходимо монтировать дополнительные, которые будут находиться от первоначальных на том расстоянии, которое зафиксировано в зависимости от типа постройки. Оставшееся расстояние также заполняется опорами, между которыми не должно быть более 2– 3 метров. Для того чтобы понимать через какое расстояние их выставлять, нужно воспользоваться проектом дома или чертежом будущего фундамента, где четко должно быть показано месторасположение свай и расстояние их друг от друга.
Шаг между сваями представлен в зависимости от типа будущего строения:
- Дом из газобетона или пенобетона – расстояние между сваями не более 2 м.
- Дом из бревна или бруса – расстояние между сваями не более 3 м. Также в этом случае может быть шаг, не более 2,5 м, который применяется и при условиях большой ветровой нагрузки на строение.
В месте установки печи или камина нужно установить не менее двух свай, так нагрузка на основание в этом месте колоссальная.
В местах, где располагается терраса, сваи устанавливают по тому же принципу, что и под дом.
Пример расчета фундамента
Для более точного понимания, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример расчета на одноэтажном каркасном доме с вальмовой крышей. Все стены дома одинаковой высоты, то есть не имеют фронтонов. Внутри дома установлены перегородки из гипсокартона с толщиной 8 см, утепление стен составляет 150 мм. Перекрытия установлены на балках, изготовлены из дерева. Высота этажа составляет 3 метра, высота потолков в помещении – 2,7 м, высота мансарды составляет 1,5 м. В плане дом представлен размера 6*6 м. Длина внутренней стены равна 6 м, перегородки на этажах в сумме составляют 25 м.
Дом планируется разметить на относительно прямом участке, без резких перепадов высоты. Глинистый слой почвы залегает на глубине 3 м. Снеговая нагрузка для данных климатических условий равна 180 кг на 1 кв. метр.
Для дома будут использоваться сваи длиной 4 м, чтобы был запас и с диаметром, составляющим 108 мм.
Для начала высчитываем все нагрузки на свайно-винтовой фундамент, суммируя полученные данные для наружных, внутренних стен, перегородок и перекрытий, кровли. Сюда также относится снеговая, полезная нагрузки и показатель от нагрузки фундамента. Для расчета нагрузки от фундамента в расчет предварительно берется 9 свай, которые будут располагаться по всем углам и в середине стен. Таким образом, получаем, что общие нагрузки для данного фундамента будут равны 48776 кг. Округляем полученное число и получаем 48,8 тонн.
Дальше рассчитываем, сколько понадобится опор для такого дома. Берем несущую способность одной сваи, которая находится в пределах от 5 до 7 тонн. Уравниваем это значение до 6 тонн.
Количество свай высчитывается путем деления 48, 8 тонн на 6. Получаем параметр, равный 8,13. Его округляем до целых и получаем 9. Этот показатель сходится с предварительным, значит, опоры так и нужно расставлять: по углам и в середине стен.
Заключение
Такие вычисления обязательно проводятся перед монтажом фундамента, чтобы в дальнейшем не возникло проблем относительно несущей способности основания и эксплуатации здания.
Обсудить статью на форуме
