Как рассчитать нагрузки, приходящиеся на винтовые сваи?

При строительстве жилого дома можно использовать основания различных типов, но при сложных, болотистых грунтах лучше всего подходят винтовые сваи из металла. Такой фундамент на сегодня является одним из самых прочных и надежных, но чтобы основание было долговечным и полностью выполняло свои функции, необходимо произвести расчет нагрузок.

Фундамент на винтовых сваях очень прочный и надежный, срок службы его составляет до 100 лет, а также такой фундамент не требует гидроизоляции.

Он включает в себя учет следующих параметров: общий вес от конструкции дома, снеговые нагрузки согласно климатическим условиям региона.

Во время таких расчетов определяется, сколько свай необходимо для фундамента, какой должна быть несущая способность каждой.

Такие расчеты включают в себя общий вес от конструкции строения, материал для кровельного покрытия, фасадной отделки и прочего. На основании полученных параметров определяется количество опор, их шаг, расположение на проекте согласно шага и типоразмера.

Преимущества винтовых оснований для построек

Винтовой свайный фундамент отличается от прочих типов многочисленными преимуществами, устойчивостью ко многим нагрузкам. Среди плюсов подобного основания необходимо отметить следующее:

Схема заложения винтовой сваи.

• здания можно возводить практически при любых условиях, даже на влажных и сложных грунтах, для которых остальные типы фундаментов не применяются. Строительство возможно на склонах, на торфяных, болотистых грунтах, в местах, сильно повреждаемых корнями деревьев;
• количество материалов, которые используются для строительства, минимально. В отличие от плитного основания, для которого расходуется большое количество бетона, применяется только расчетное количество свай, заливаемых бетоном. Сверху устраивается простой, но очень надежный ростверк;
• земляные работы сводятся к минимуму;
• работы могут проводиться в любое время года;
• винтовые опоры могут быть установлены даже на склоне, при сильных перепадах участка, так как сам дом получается приподнятым над уровнем грунта;
• монтаж занимает всего пару дней, не надо ждать, пока бетонная плита высохнет и наберет прочность, раствор заливается только в полость опор;
• срок эксплуатации фундамента на сваях составляет до 100 лет;
• гидроизоляция не требуется, а это уже существенная экономия;
• высокая сейсмоустойчивость;
• при монтаже не надо применять сложную строительную технику, скважины под сваи не выкапываются, так как опоры завинчиваются в почву при помощи специальных лопастей, находящихся на одном из концов.

Особенности процесса проектирования

Чтобы определить, как правильно провести расчет по нагрузкам для свайного фундамента, необходимо учитывать такие параметры:

Схема видов фундамента на винтовых сваях.

• общий вес здания, который будет оказывать влияние на фундамент и на грунт;
• фактический вес, включающий в себя вес стен, перекрытий, потолков, крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
• расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома. Согласно данным СНиП для жилого дома она равна 150 кг/м^². Сюда относится вес мебели, бытового оборудования, людей, которые проживают в доме;
• снеговая нагрузка рассчитывается исходя из справочных данных по вашему региону;
• коэффициент запаса, который обычно принимается равным 1,1;
• грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка;
• глубина для залегания одной опоры (принимается за 1700 мм, это оптимальное значение для грунта из плотной глины).

При глубине залегания в 1700 мм учитывают и такие данные:

• винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 1000 кг;
• 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 2000 кг;
• 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 2500 кг.

Пример расчета свайного фундамента для двухэтажного дома 6*8 м

Следует рассмотреть пример расчета свайного винтового фундамента при строительстве двухэтажного дома 6*8 м, для которого будет сооружаться пологая крыша и одна внутренняя несущая стена. Такой дом ставится на тугопластичной глинистой почве с несущей способностью в 4,5 кг/см^².

Чтобы выполнить расчет, следует учесть такие данные:

Схема устройства фундамента на винтовых сваях.

• площадь кровли – 50 м^²;
• площадь чердака – 50 м^²;
• площадь для перекрытий 1 и 2 этажей – 100 м^²;
• площадь всех внешних стен – 160 м^²;
• площадь несущей внутренней стены – 50 м^²;
• периметр фундамента – 34 м.

Получаем на основании этих параметров следующие данные по нагрузкам:

• при использовании асбоцементных плит для кровли общий вес ее составляет 2,5 т;
• чердачного перекрытия – 3,5 т;
• перекрытий для этажей – 10 т;
• внешних стен – 16 т;
• внутренних стен – 5 т;
• ростверка + сваи – 3 т;
• полезная нагрузка (мебель, оборудование, примерное количество проживающих) – 26 т;
• вес снега – 5 т (узнаем из справочника для своего региона);
• общий вес для всего строения – 71 т.

При получении данных нужно пользоваться специальными справочными данными и нормами, которые зависят от материала, применяемого в строительстве дома. Теперь следует узнать, сколько составляет расчетная нагрузка, для чего общий вес умножается на 30%, получается 92,3 т. Шаг винтовых свай под внутренней несущей стеной должен быть на 30% больше, чем для внешних стен. Согласно всем полученным данным, одна винтовая свая будет иметь несущую способность в 4,65 т, а их общее количество составляет 20 шт.

Пример расчета свайного поля для дома с мансардой 6*6 м

Виды винтовых свай для различного грунта.

Стоит рассмотреть и пример расчета свайного фундамента для одноэтажного дома с мансардой, построенного из деревянного бруса 150*150 мм при общих размерах 6*6 м.

1. Общая нагрузка включает в себя вес материала в 16,2 м^³, в каждом кубе по 800 кг древесины, общее количество составляет 12960 кг. Полезная будет равна 6*6*150=5400 кг.
2. Снеговая – 6*6*180=6480 кг.
3. Всего: 24840*1,1=27324 кг. Это итоговый вес всей конструкции, который и оказывает нагрузку на грунт и основание.

Теперь полученный показатель надо разделить на 2000 кг (из расчета по 2000 кг для одной сваи 89*250*2500 мм). То есть минимальное их количество составляет:

27324/2000=14 шт.

Одна винтовая свая будет установлена с шагом в 2 м по отношению к другой. Глубина заворачивания составляет 1800 мм. Самая высокая точка цоколя для строения над уровнем грунта – 600 мм. Этими данными пренебрегать не стоит, так как основание должно отличаться надежностью, экономия в данном случае не уместна.

Пример расчета свайного поля для дома из бруса 9*11 м

Необходимо рассмотреть еще один пример расчета для двухэтажного дома из обычного бруса 200*200 с размерами 9*11 м, особенности его свайного фундаментного поля.

1. Вес бруса составляет 96,7 м^³, каждый куб равен 800 кг, то есть общий вес древесины составляет 77830 кг с учетом кровли и общей стропильной конструкции.
2. Полезная нагрузка для первого этажа для первого этажа: 9*11*150=14850 кг. Для второго этажа она будет равна 14850*2=29700 кг.
3. Снеговая составляет: 9*11*180=17820 кг (учитываем значение для своего региона).
4. Итоговое значение: 124900*1,1=137400 кг. То есть общий вес получается равным 137400 кг.

Теперь полученный показатель надо разделить на 2500 кг, чтобы получить общее количество опор (на 1 ВСК 108*300*2800). Получаем:

137400/2500=55 шт.

То есть расчет показывает, что нам необходимо 55 винтовых опор для устройства столбчатого фундамента. При глубине закладки в 1800 мм и высоте цоколя для дома в 935 мм в максимальной точке необходимо использовать 55 винтовых опор, которые располагаются с шагом в 1125-1200 мм в зависимости от точки расположения на проекте. Если будет устроена веранда, то необходимо дополнительно использовать еще 8 свай с размерами 89*250*2800 мм для установки фундамента под пристройкой.

Свайный фундамент считается одним из самых надежных и простых, для его сооружения нет необходимости в копке большого и глубокого фундамента, а само основание может располагаться даже на очень сложном грунте либо при наличии большого уклона. Чтобы конструкция получилась прочной и надежной, необходимо точно рассчитать количество опорных столбов, которое будет зависеть от нагрузок на грунт и конструкцию фундамента в целом.