Свайный фундамент является одним из самых нетребовательных к плотности грунта и его составу. Отличается минимальной стоимостью, по сравнению с другими типами оснований, а также относительной простотой монтажа. Именно поэтому его и выбирают строители и проектировщики для малоэтажных объектов.
Однако все преимущества данного типа фундамента можно получить только при выполнении грамотного расчета количества свай с учетом конкретных условий эксплуатации. Буронабивные или винтовые сваи под дом обязательно должны иметь достаточный запас прочности.
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 2021 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.
Для расчета суммарных нагрузок от проектного сооружения необходимо иметь его план, чтобы знать:
- площадь перекрытий;
- высоту этажей, толщину стен;
- используемые строительные материалы.
Все допустимые и поправочные коэффициенты берутся из вышеуказанных СНиП.
Что вы получите воспользовавшись калькулятором?
Произвести расчет винтовых свай под фундамент можно своими руками. Но это потребует значительных временных затрат, в то время как наш калькулятор для расчета позволяет вам:
- Получить точные данные по необходимой закупке винтовых свай.
- Приобрести оптимальное количество без нехватки и излишков.
- Рассчитать количество свай под постройку с конкретными параметрами.
Все эти возможности существенно упрощают для вас выбор. Используйте простой и удобный онлайн-калькулятор, чтобы быстро рассчиать проект свайного фундамента.
После того, как все расчеты произведены, мы будем рады видеть вас в числе наших клиентов. предоставляет для своих заказчиков не только прочные винтовые сваи, но и полный набор необходимых услуг по установке. Работать с нами просто и приятно – вы всегда получаете гарантии качества поставляемого товара и индивидуальный подход к каждому покупателю.
От чего зависит шаг?
Расстояние между ближайшими опорными элементами рассчитывается индивидуально, исходя из количества свай, их диаметра, схемы свайного поля, а также особенностей конструкции. Количества опор, а также их параметры выбирают, учитывая проектные нагрузки и несущую способность грунта.
Популярные схемы свайного поля:
-
одинарные сваи – расставляют по углам конструкции и в местах, где на грунт действуют максимальные нагрузки;
- ленточное размещение – сваи устраивают по периметру на минимальном расстоянии;
- кустарное расположение – группы из нескольких опорных элементов расставляют в максимально нагруженных местах, при этом шаг не имеет значения;
- сплошное свайное поле – опорные столбы с шагом в 1 м расположены по всему периметру конструкции.
Выбору шага конструкторы уделяют особое внимание, потому что при слишком большом расстоянии между силовыми элементами сооружение может просесть. Нецелесообразно короткий шаг приводит к перерасходу трудовых и материальных затрат.
Расчет несущих характеристик сваи
Несущие характеристики сваи в конкретном типе грунта являются важными, поскольку в случае пренебрежения ими может возникнуть ситуация, когда характеристики сваи превысят возможности почвы и появятся усадки. Вследствие негативного влияния проседания почвы вес здания будет распределен неравномерно и могут возникнуть нежелательные деформации или частичное разрушение объекта.
Определить несущую способность грунта можно только после проведения изысканий. Затем, зная состав залегающих слоев и с использованием таблиц из нормативных документов можно вычислить несущую способность почвы. В таблице 1 приведены значения для типичных грунтовых составов.
Несущая способность грунта в зависимости от его состава
После этого определают несущие характеристики одной сваи. Для этих целей также необходимо пользоваться справочными данными для конкретного типа свай либо данными от производителей свайных элементов для буронабивных или винтовых свай. В качестве примера в Таблице 2 приведены данные по определению несущих способностей винтовой сваи 89х300 (Т).
Влияние плотности грунта на несущие способности сваи 89х300 (Т)
Расчет количества винтовых или буронабивных свай для фундамента производится обычным делением полной нагрузки объекта на несущую способность одной опоры.
Каким должен быть шаг размещения свай?
Полученное значение количества свай является недостаточным для расчета фундамента, так как их размещать можно только определенным образом, соблюдая определенный шаг, чтобы не нарушить плотность грунта и не ухудшить его несущие способности.
Рекомендуем посмотреть видео на тему размещения опор на необходимом расстоянии.
Максимальный шаг для домов из разных материалов составляет:
- Для деревянных на основе готовых каркасов, бревен либо бруса допустимый интервал между сваями составляет 3 м.
- Для домов на основе пенобетонных блоков или шлакоблока шаг между сваями должен быть до 2-х метров.
Минимальный шаг свай фундамента ограничен несущими способностями грунта. При установке буронабивных свай или закручивании винтовых происходит уплотнение почвенных слоев. Поэтому слишком близкое расположение является не только нецелесообразным с технической, а и финансовой точки зрения.
Шаг установки свай определяется их диаметром и не может превышать более 3 диаметров опор.
Оптимальное расстояние
Оптимальный диапазон варьируется в пределах от 1,5 до 3 м. Значение минимально возможного шага регламентируется нормативными требованиями и равно трем диаметрам опоры. Максимальный шаг принимается равным 6 диаметрам сваи.
Исключения могут составлять такие ситуации:
- Шаг равен 1,5 диаметра, если опоры устанавливают группами и под углом.
- Стройка ведется на участке с большим уклоном, тогда расстояние выбирается по минимально допустимым.
- По проекту фундамент будет опираться на стабильные и высокоплотные породы, тогда шаг можно увеличить до 4Ø.
Особенности и преимущества буронабивного фундамента
В некоторых случаях при сооружении жилых зданий нет возможности устанавливать ленточный фундамент. Например, из-за наличия вблизи уже возведенных зданий или коммуникационных узлов. Такая проблема особенно актуальна в населенных пунктах, где площади участков небольшие и каждый владелец пытается возле дома разместить максимальное количество построек.
Разрешить ситуацию так, чтобы не принести вреда основаниям уже существующих сооружений, позволяет использование буронабивного фундамента на сваях. При его сооружении есть возможность проводить все процессы с максимальной точностью. Кроме того, уровень вибрационных колебаний в процессе работы минимальный, что предотвращает разрушительное влияние на размещенные поблизости постройки.
Преимущества использования свай при сооружении фундамента:
Относительная дешевизна сооружения. Монолитное или ленточное основание, если провести правильный расчет материалов, обойдется значительно дороже буронабивного.Универсальность применения. С помощью такого фундамента можно соорудить основание на любом типе грунта, включая участки, расположенные вблизи водоемов.Возможность установки на глубину промерзания грунта.Это решение подходит для конструкций из любых материалов.
Например, для домов из кирпича, бруса или панелей.Скорость сооружения. На его строительство уходит около 5-7 суток.Безопасность. При постройке полностью исключена возможность негативно повлиять на уже готовые здания или нанести вред ландшафту.
Еще одна особенность использования свай – заливка прямо на месте строительства. К проблематике сооружения такого фундамента можно отнести только бурение скважин для заливки, которые вырыть с помощью техники возможно не всегда, и вся работа проводится вручную.
Фото буронабивных свай
Как определить количество материала для частного дома?
Чтобы определить потребность в количестве опор для силовой конструкции, необходимо суммарные проектные нагрузки разделить на грузоподъемность одной сваи. Принципы вычислений и табличные коэффициенты изложены в СНиП № 2.02.03-85.
Расчет несущей способности отдельной опоры
Несущую способность силового элемента находят по формуле:
F=Y_c×(Y_cr×R×D+P×∑〖Y_cri×F×L〗),где
- Y_c – показатель условий работы;
- Y_cr – коэффициент, который учитывает сопротивление почвы нагрузкам;
- R– расчетное сопротивление грунта под площадью подошвы;
- D – диаметр силового элемента;
- P – периметр сечения одной сваи;
- Y_cri – показатель, отражающий давление грунта на стенку сваи;
- F_i – сопротивление почвы относительно поверхности силового элемента;
- L – длина сваи.
Удостовериться в несущей способности отдельного конструктивного элемента относительно проектных условий можно по условию:
γ_n×N≤F/γ_cd ,где
- N – расчетная нагрузка на одиночную опору;
- γ_n –коэффициент надежности исходя из класса ответственности сооружения (определяется ГОСТ 27751);
γ_cd –коэффициент надежности по грунту, который равен:
- 1,2 – если грузоподъемность сваи определена методом полевых испытаний при передаче статистических нагрузок;
- 1,25 – если показатель F найден по результатам динамических испытаний с учетом упругих деформаций почвы;
- 1,4 – если грузоподъемность определена расчетным путем с использованием свода правил из СНиП, а также табличных коэффициентов;
- 1,5 – если допустимая нагрузка на опору определена с помощью компьютерных программ.
Вычисление расчетной нагрузки
Для самостоятельных расчетов выбирают формулу для расчета предельной нагрузки на опору, исходя из типа фундамента:
| Тип силовой конструкции | Формула | Неизвестные величины |
| Буронабивные столбы | F=R×D+∫ Y_cf ×F_i×H_i | R – расчетное сопротивление грунта; D – диаметр сваи;
Y_cf — коэффициент условий действия почвы на боковые поверхности опоры; H_i – толщина почвы, которая контактирует с поверхностью сваи; F_i – сопротивление почвы относительно поверхности сваи |
| Забивные опоры | F=P∑〖Y_cf×〗 F_i×H_i | P – периметр сечения одной сваи |
| Винтовые стержни | F=Y_cf (A(a_1 c_1+a_2 y_1 h_1 )+ +P×F_i (h-d)) | a_1 и a_2 и – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения почвы; c_1 – коэффициент линейности или удельного сцепления для различных грунтов;
y_1 – удельный вес грунта выше винтовой части; h_1 – размер подземной части сваи; h – общая длина стержня; d – диаметр лопасти |
Расчет нагрузки от конструкции здания
Чтобы определить нагрузку, которую по плану будет передавать сооружение на грунт через фундамент, необходимо найти общую массу дома и умножить значение на коэффициент запаса надежности (1,1–1,25).
Читайте также:
Чтобы найти вес здания, необходимо знать:
- площадь всех стен и перекрытий;
- тип кровли и ее размеры;
- удельный вес использованного строительного материала;
- полезную нагрузку, которые могут оказывать люди и предметы интерьера (для жилых сооружений принимается равной 150 кг/м2);
- массу снежного покрова (усредненный показатель по региону).
Когда найдены показатели веса для кровли, стен, перекрытий, мебели и людей, а также определена нагрузка снежного покрова, значения складываются. Результат расчетов позволит определить количество опор и удостовериться в правильности выбранных параметров.
Подсчет требуемого количества материала
В задачи конструктора входит сопоставление характеристик сваи с заданными условиями по формулам для нахождения несущей способности опор, которые приведены в вышеизложенном материале. Только так можно быть уверенным в достоверности расчетов.
Зная количество опорных элементов, можно убедиться в правильности выбранной схемы, для этого нужно:
- Общий вес конструкции (дома и фундамента) разделить на опорную площадь.
- Второй показатель находят, исходя из формы сечения и количества свай. Например, для изделий с круглым сечением используют классическую формулу .
Зная какое давление оказывает конструкция на квадратный сантиметр грунта, сравнивают полученное значение с известным расчетным сопротивлением грунта (R0) из СНиП 2.02.01-83. Если вес конструкции не превышает значение R0, то считают, что количество свай было определено правильно. В противном случае увеличивают количество опор или выбирают изделия с большей площадью сечения.
Глубина установки опор и шаг между ними
Свайный фундамент заглубляют в почву ниже точки промерзания (d_f), которую можно взять из справочников, но целесообразнее рассчитать самостоятельно по формуле:
d_f=d_0 √T, где
- T – среднемесячная минусовая температура за всю зиму в регионе;
- d_0 – коэффициент, который выбирают по типу грунта:
- 0,28 – пылеватые пески;
- 0,30 – пески средней фракции;
- 0,34 – гравий и крупнообломочные породы.
Последним шагом в ходе инженерных расчетов остается окончательно выбрать шаг между опорными элементами.
Опоры размещают по плану, придерживаясь оптимального расстояния 1,5–2,5 м, уделяя особое внимание местам, где конструкция оказывает максимальное давление на почву, а именно:
- по углам конструкции;
- у входной группы;
- под несущими стенами;
- под действующими печами и каминами;
- под тяжелым оборудованием и т.д.
Расчет длины и диаметра свай
Для проведения расчетов необходимо опираться на следующие данные инженерных изысканий:
- особенности грунта на площадке под застройку;
- гидрогеологические данные.
Данные параметры позволят определить геометрию свай, а также их конструкцию. Для упрощения расчетов принимают сваю за жестко закрепленный в земле стержень. Его положение от подошвы для крепления ростверка определяется расстоянием L1, которое можно вычислить по формуле:
где Lо – длина части сваи от уровня грунта до подошвы высокого ростверка;
аs – коэффициент деформации, который можно взять из соответствующих справочников, либо из СП 24.13330.2011.
Для буронабивных свай глубина погружения в скальный грунт, кроме сильно сжимаемого, определяется по формуле:
Получение данных с помощью онлайн-калькуляторов
Поскольку расчет силовой конструкции – достаточно трудоемкий процесс, то частично можно упростить задачу, воспользовавшись специализированными сервисами и онлайн-калькуляторами.
Среди всех существующих сайтов большей популярностью пользуются следующие порталы:
-
moi-domostroi.ru – простой калькулятор веса дома. Для расчета понадобится знать форму дома, размеры всех конструктивных элементов, виды строительных материалов, тип крыши, уточнить регион.
- gvozdem.ru – сервис для определения количества опорных элементов. Позволяет узнать потребность в бетоне и арматуре, зная параметры сваи.
- screw-piles.ru – сервис для определения потребности в сваях, исходя из особенностей конструкции и типа грунта.
Все представленные в свободном доступе программы используют усредненные условия и приблизительные коэффициенты, поэтому результаты таких вычислений могут быть использованы только для предварительного планирования.
Нагрузки на фундамент
Основные нагрузки на фундамент несет вес будущей конструкции. Если строится дом, то для определения общей нагрузки необходимо знать вес
- Обвязки фундамент
- Нижнего перекрытия
- Стен внешних и внутренних
- Верхнего перекрытия и потолка
- Стропильной системы крыши
- Кровельного материала
- Инженерных коммуникаций
- Оконных и дверных блоков
- Отделочных материалов
- Крыльца и веранды, если они находятся на одном фундаменте с домом
Кроме того, на грунт, как конечную опору строения, оказывают нагрузки и сами винтовые сваи – чем больше будет диаметр применяемых труб, тем больше вес.
Основные нагрузки на фундамент
Все перечисленные параметры являются исходными и неизменными после постройки и ввода дома в эксплуатацию. Эксплуатация дома привносит новые нагрузки на фундамент, в частности
- Вес людей в доме
- Вес оборудования
- Вес мебели и бытовых приборов
- Вес снега на кровле
Очевидно, что эксплуатационные нагрузки будут непостоянными, но учитывать их в расчете нужно по максимуму.
Все указанные нагрузки являются вертикальными. Но кроме них при эксплуатации дома добавляются боковые воздействия:
- Сила ветра, давящая на стены и скат крыши
- Сейсмические нагрузки
- Силы пучинистости грунта зимой
- Конструкционные нагрузки, связанные с изменениями линейных размеров элементов здания (усушка древесины, увлажнение и проч)
Все нагрузки различаются не только по своей силе, но и по месту приложения, а также по времени воздействия. Различают следующие виды нагрузок:
- Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
- Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
- Статические – постоянные во времени
- Динамические – например, ударная нагрузка порывов ветра или вибрация от работы тяжелого оборудования
В некоторых случаях нагрузки могут совпадать, усиливая общее воздействие на опору, и это тоже должно быть учтено в расчете фундамента.
