Правила расчета фундамента свайного типа

С чего начать расчет?

Итак, вы уже знаете, какой дом будете возводить на вашем участке. Все, что вам нужно – последовательно пройти через ряд этапов, большая часть которых сводится к проведению аналитической работы:

• оценить характер грунта;
• просчитать нагрузку от здания;
• провести расчет площади фундамента, вернее – площади его подошвы;
• определиться с параметрами буронабивных свай и их количеством

Оцениваем качественные параметры грунта

В статье «Расчет фундамента» мы приводили достаточно полную информацию о том, как самостоятельно оценить показатели грунта, а также рассчитать требуемую площадь подошвы фундамента. Там же вы можете посмотреть примерный расчет буронабивного фундамента. Стоит учитывать условие, что буронабивное свайное основание не подходит для участков с высоким УГВ.

Рассчитываем нагрузку от дома

На данном этапе необходимо прикинуть примерную нагрузку от будущего сооружения. Как это сделать, описано в этой статье. По сути, требуется лишь просуммировать массу стройматериалов, которая пойдет на строительство надземной части дома – сделать это несложно, имея в своем распоряжении сводные таблицы со средними значениями удельной массы.

Расчет параметров и количества буронабивных свай

Очевидно, что от параметров опор, в том числе – от площади подошвы каждой сваи, зависит их требуемое количество. Порядок расчетов такой же, как и при расчете столбчатого фундамента. В конце статьи, на которую мы ссылаемся, приведен пример того, как определиться с количеством опор. Не забываем о том, что минимально допустимый шаг между сваями составляет 2 метра, и все опоры необходимо объединить в одну систему обвязкой железобетонным ростверком. Уже на этом этапе можно «на бумаге» провести достаточно точный расчет прочности фундамента – выдержит ли он воздействия, как со стороны здания, так и со стороны грунта?

Сколько бетона и арматуры потребуется на устройство буронабивного основания

На этапе, когда вы определились с количеством буронабивных свай, самое время определить требуемый объем бетонной смеси. О том, как это сделать, мы писали здесь – рекомендуем ознакомиться с этой тематической статьей. Не забываем и про арматуру для фундамента. При желании, вы можете самостоятельно приготовить бетонную смесь прямо на участке – так будет дешевле и, благо, буронабивное основание нетребовательно к срокам заливки: сваи можно заливать так, как вам удобно!

Особенности выбора

Если пучинистый грунт на поверхности, то его можно частично заменить на песок

Другие типы грунтов, песчаные, глинистые, торфяные, суглинки в той или иной мере обладают таким свойством, как пучинистость

Поэтому при выполнении работ по закладке фундамента вне зависимости от того с подвалом или без, обращаем внимание на такие факторы:

1. На какой глубине залегает пучинистый тип грунта. Если он располагается на поверхности и по всей глубине пробных скважин, то можно какую-то часть заменить, например, на песок и приступить к закладке ленточного основания. Или сразу обустраивать свайный фундамент.
2. Изучить уровень залегания грунтовых вод. Чем выше они проходят, тем меньше типов фундаментов подходят для закладки. Если воды проходят на глубине одного метра, то лучше выбрать плитный фундамент. Об обустройстве подвала не может быть и речи.Если ниже, то можно остановиться на мелкозаглублённом ленточном основании.
3. Уровень промерзания почвы. В случае, когда пучинистый грунт залегает на глубину промерзания почвы, то его следует заменить. В противном случае обустраивают заглублённое ленточное основание или фундамент с применением свай. В отдельных случаях можно выбрать мелкозаглублённый плитный фундамент.

Выбор оптимального шага свай. Оценка чувствительности модели к различным расчетным факторам.

Процесс проектирования

Процесс проектирования свайного основания высотного здания во многом является итерационным. Многие расчетные параметры свайного основания, такие как распределение нагрузок на индивидуальные сваи, распределение нагрузки от верхнего строения на подземную часть здания, осадки фундамента в плане и по глубине, распределение усилий в сваях по глубине взаимосвязаны и сильно влияют друг на друга. При изменении одного параметра фундамента неизбежно изменятся и другие, при этом результат этих изменений известен лишь приблизительно и должен быть уточнен трудоемким пространственным расчетом. Как правило изменяется не один параметр фундамента, а несколько сразу, что еще более затрудняет анализ произошедших в характере работы фундамента изменений.

Широко известным и распространенным методом расчета свайных фундаментов является модель ячейки бесконечного в плане свайного основания. Расчеты по схеме свайной ячейки более детально описывают работу центральных свай в фундаментах большого размера в плане за счет меньшего размера конечных элементов и в тоже время существенно менее трудоемки. Меньшая трудоемкость позволяет изменять один параметр в одном расчете и тем самым изолировать влияние одного фактора от других.

Целью выполнения расчетов по схеме свайной ячейки было определение расчетной характеристики нагрузка-осадка для шага свай 1,5; 2,0; 2,5; 3; 4 и 5 диаметров. Кроме того, в настоящей работе были проведены расчеты, рассматривающие влияние следующих факторов на характеристику нагрузка-осадка свайной ячейки:

Все расчеты выполнялись для свай диаметром 2,0 м. Абсолютные величины осадок приведены условно, т.к. расчет выполнялся в предпосылке свайной цилиндрической ячейки, т.е. бесконечного свайного поля.

• влияние изменения прочностных характеристик в диапазоне 70…130% от фактических;

• влияние прочности контакта свая-грунт (в расчете моделировалось изменением прочности интерфейсных элементов);

• влияние модуля деформации бетона с учетом ползучести;

• влияние неоднородности деформационных характеристик основания.

На рисунке 4.5.2 приведена характеристика нагрузка-осадка для свайных ячеек с шагом свай 3…10м, в диапазоне давления на ростверк 200…1500 кПа. По горизонтальной оси отложено давление, по вертикальной осадка, а шаг свай обозначен различными цветами. В дальнейшем, результаты приведенные на рис 4.5.1 будут рассматриваться как базовые при сравнении с остальными.

Следует отметить, что значения осадок, представленные на рис.4.5.2…4.5.7 следует анализировать с учетом того факта, что расчеты выполнялись в предпосылке свайной цилиндрической ячейки, т.е. бесконечного свайного поля. Другими словами, по результатам представленных расчетов следует оценивать качественные изменения в характере работы ячейки.

В таблице 4.5.1 приведены отношения осадки свайной ячейки к значению осадки при шаге свай 3м. Из таблицы можно оценить, как изменяется осадка при увеличении расстояния между сваями. Видно, что при увеличении шага свай с 3 до 5 м, осадка ячейки изменяется всего на 10…12%, при увеличении шага с 5 до 6 м еще на 14…19%. Дальнейшее увеличение шага приводит к нелинейному возрастанию осадки, что говорит о переходе значительного объема грунта в область пластических деформаций. Кроме того, об этом свидетельствует и отношение осадки при максимальной нагрузке к осадке при минимальной нагрузке, при заданном шаге свай. В диапазоне шага свай 3…5м (1,5…2,5d) отношение осадок не превышает 1%, а при шагах от 6 до 10 м нелинейно увеличивается и составляет 4…20%.

• Назад

• Вперёд

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Плюсы и минусы

Свайный фундамент может использоваться для сооружений любого назначения, в т.ч. жилых домов (смотрите: типы частных домов). По сравнению с другими типами оснований он имеет такие преимущества:

1. Возможность установки практически на любых грунтах, независимо от уровня грунтовых вод и промерзания, а также на участках с уклоном. Единственным исключением являются скальные выходы, в которых очень трудно пробурить скважину или вбить сваю.
2. Быстрота возведения. Сваи в большом количестве устанавливаются за 1 день. Строительство самого дома можно начинать уже на следующий день (за исключением бурозаливных вариантов).
3. Отсутствие необходимости в проведении трудоемких земельных работ и тщательного выравнивания площадки.
4. Большая несущая способность. Одна свая способна выдерживать более 5 тонн.
5. Долговечность. Срок эксплуатации составляет более 100 лет.

При выборе типа фундамента надо учитывать и имеющиеся недостатки:

1. Необходимость специальной техники для бурения или погружения свай. Аренда ее обходится достаточно дорого, что повышает значительно общую стоимость строительства.
2. Существенная зависимость от качества используемых свай. Надежный фундамент получится только из высококачественных изделий, что «съедает» экономию на материалах.
3. Необходимость полноценных геологических изысканий, позволяющих правильно оценить заглубление и проведение необходимых расчетов.
4. Сложности с обустройством подвала и цокольного этажа.
5. При использовании забивной технологии – ограничения по расстоянию до ближайших строений, т.к. использование даже облегченного молота вызывает сильное сотрясение грунта.

Свайный фундамент под дом и его виды

Свайный фундамент под дом подразделяется на несколько видов в зависимости от материала, способа передачи нагрузки и конструкции.

По материалу:

• Деревянные. Для опор используются бревна. Данный вид свай в настоящее время встречается редко. На их замену пришли более прочные материалы.
• Металлические. Бывают двух видов – забивные и винтовые. Винтовые сваи внешне похожи на шурупы, которые вкручивают в грунт. Забивные представляют из себя отрезки различных видов металлопроката. Например, рельса или швеллера. Они обладают следующими преимуществами: высокая прочность, способность пластично изгибаться, сохраняя при этом несущие способности. Существенный недостаток – это склонность к коррозии, что сокращает их срок службы.
• Железобетонные. Подразделяются на забивные и набивные. Первые изготавливают на производстве, обладают устойчивостью ко всем нагрузкам. Вторые производятся на площадке путем заполнения опалубки, помещенной в скважину, бетоном плотных марок.

По способу передачи нагрузки:

• Сваи-стойки. Это опоры, которые находятся в контакте с твердыми слоями грунта. Углубляются до плотных слоев грунта.
• Висячие сваи. Без опоры в нижней части ствола, используют частичную опору на грунт.

По конструкции:

• Забивные. Стержень с заостренным наконечником, забиваются в грунт до твердых пород.
• Набивные. Изготавливаются самостоятельно, но имеют меньшую несущую способность. Бетонная отливка в скважину.
• Винтовые. Представляет из себя трубу с острым концом и спиралеобразными лопастями. В основном используются для вспомогательных сооружений.

Важно!!!

Виды свай

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузки	Расчет
Стены из кирпича	периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м*3м = 90 м2; масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг
Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м	10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг
Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт.	2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг
Кровля	6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг
Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия	2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг
Снег	6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг
ИТОГО:	184535,92 кг ≈ 184536 кг

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.

Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.

Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.

Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.

Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.

Расчет свай. Пример

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

Армирование ростверка свайного фундамента:

• Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
• Горизонтальные хомуты — 6 мм;
• Вертикальные хомуты — 6 мм.

Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.

Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.

Расчет фундамента

Возведение любого дома начинается с расчета фундамента, он является опорой для всей вышележащей конструкции и оттого насколько качественно его смонтировали, зависит долговечность всего сооружения

Принимая решение о выполнении работ по созданию основания своими руками, важно не допустить ошибок при начальных вычислениях и тем более не нужно пытаться сэкономить на материалах. Помните, что грамотно спроектированный фундамент — залог вашей безопасности

Инструкция

Рядовому пользователю необязательно быть специалистом в строительстве для того, чтобы пользоваться нашим сервисом. Интерфейс интуитивно понятен, а любое недопустимое значение программа обозначит красной подсветкой.

В большинстве случаев, от вас требуется лишь ввести минимальное количество информации:

• предполагаемые габариты фундамента;
• марку арматуры на выбор;
• марку бетона.

В процессе расчета фундамента под дом, вам может быть потребуется ввести некоторые дополнительные величины, но их также можно рассчитать на наших калькуляторах:

• глубина заложения фундамента;
• расчетное сопротивление грунта;
• калькулятор блоков (расчет нагрузки).

Мы подготовили для вас ознакомительное видео, в котором поэтапно рассказывается весь функционал и принцип работы калькулятора фундамента онлайн.

Наш калькулятор также позволяет произвести расчет объема (кубатуру) фундамента в м3, для того чтобы заранее знали, какой объем земляных работ предстоит выполнить.

Расчет бетона на фундамент

Бетон является важнейшим компонентом фундамента, по сути это его «плоть» и от того насколько качественная смесь используется, зависит большинство характеристик основания

При выборе раствора особое внимание стоит уделять показателю класса (марки) прочности, который определяет предельно-допустимые нагрузки на сжатие полностью сформировавшейся смеси. Выражается в кгс/см², т.е

сколько кг способен выдержать 1 см2 поверхности.

По большей части, марка бетона определяется пропорциями цемента, песка (щебня, гравия) и воды, а также условий при которых раствор затвердевал Всего существует около 15 классов прочности о тМ50 (В3,5) до М800 (B60), но в частном строительстве наиболее распространены марки М100-М400. Соответственно, бетон М100 подходит для легких сооружений – гаражей, бань, оборудования, а М400 – для многоэтажных тяжелых зданий, например, из кирпича. Но в абсолютном большинстве случаев, выбирается бетон марки М300.

С помощью нашего калькулятора, вы получите расчет бетона на фундамент (объем, масса). Все значения будут доступны прямо в интерфейсе – вам не нужно переключаться на другие вкладки. Однако от вас требуется ввести, используемую марку бетона.

Расчет цемента на фундамент с помощью нашего онлайн-калькулятора никогда не был таким простым. Просто заполняйте поля в инструменте и в результатах расчета вы получите необходимые значения!

Расчет арматуры для фундамента

Арматура – второй по важности компонент фундамента (его «кости»), который позволяет компенсировать и нивелировать воздействующие нагрузки на расстяжение и изгиб. Всеизвестный факт, что бетон не отличается гибкостью и пластичностью, однако он обладает высокой прочностью на сжатие

Для того чтобы объединить эти качества и повысить эксплуатационные характеристики основания, а также недопустить деформации после возведения сооружения – фундаменты армируют.

Армирование фундамента представляет собой создание определенный типа каркаса из соединенных горизонтальных, вертикальных и поперечных стержней. Наиболее значимой характеристикой арматуры является ее диаметр и ее выбор зависит от типа грунта, температурных особенностей, стеновых материалов и габаритов возводимой конструкции. Считается, что для легких построек оптимально применять 10 мм стержни, 12 мм – для одноэтажных и малоэтажных зданий из пористых материалов, 14 мм – для малоэтажных из тяжелых материалов, 16 мм – для многоэтажных сооружений и сложных грунтов.

Вторым важным показателем является шаг вязки арматуры. Обычно он подбирается на глаз, на основании общей массы конструкции и типа подстилающего грунта, величина должна находится в пределах 200-600 мм. Стандартный интервал, который применяют в частном строительстве – 500 мм.

Встроенный калькулятор расчета арматуры на фундамент позволяет получить посчитать количество стержней, их общую длину, массу и объем. Результат предоставляется, как при расчете ленточного фундамента, так и монолитной плиты.

Расчет буронабивной сваи

Несущая способность фундамента — это нагрузка, которую он сможет выдержать без разрушений, деформаций или других неприятных процессов. При конструировании буронабивного основания потребуется выяснить следующую информацию:

• сечение элемента;
• длина;
• расстояние между отдельными сваями.

Расчет свай по несущей способности часто выполняется с заранее известным сечением фундамента. Эта характеристика зависит от имеющейся в наличии техники. В качестве исходных данных необходимо подготовить:

• состав грунтов на участке;
• сбор нагрузок на опору дома.

Сбор исходных данных для расчета

Перед тем, как рассчитать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется изучить свойства почвы на участке строительства. Выполнить это можно двумя методами: отрывка шурфов (глубоких ям) или бурение ручным инструментом. Изучение почвы проводят чуть глубже предполагаемой подошвы (примерно на 50 см). При выполнении работ необходимо анализировать каждый плат грунта, определять его тип.

Чтобы получить представление о том, какие бывают грунты, как правильно их различать, рекомендуется прочитать ГОСТ «Грунты. Классификация». Особого внимания заслуживает приложение А, в котором даны основные определения.

Следующий этап расчета буронабивной сваи и ростверка — сбор нагрузок. Его проще выполнять в тоннах. Для его выполнения потребуется знать объемы строительных конструкций и плотности материалов, из которых они изготовлены. Чтобы подсчитать массу здания нужно вспомнить простую формулу из школьной физики: «Массу мы легко найдем, умножив плотность на объем». В сбор нагрузок на фундаменты включают:

• собственную массу опорной части (назначают ориентировочно);
• массу перекрытий, стен, перегородок (проемы из общего объема лучше не вычитать);
• полезную нагрузку на перекрытия (для жилых зданий эта нагрузка назначается 150 кг/м 2 пола, берется на каждом этаже);
• массу кровли;
• снеговую нагрузку (зависит от климатического района строительства, расчет выполняется по СП «Нагрузки и воздействия»).

Найденную массу каждого элемента нужно умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Величина этого коэффициента зависит от материала, из которого изготовлена конструкция. Для снеговой и полезной нагрузок коэффициенты постоянны и составляют 1,4 и 1,2 соответственно.

Тип строительной конструкции	Коэффициент надежности по СП «Нагрузки и воздействия»
металлические	1,05
деревянные	1,1
железобетонные и армокаменные (например, кирпичные), изготовленные на заводе	1,2
железобетонные монолитные	1,3

Более подробную информацию о сборе нагрузок на фундаменты можно найти в статье «Сбор нагрузок на фундамент — пример».

Справочная информация

Чтобы правильно рассчитать буронабивной свайный фундамент потребуется знать прочностные характеристики грунта. Информацию об этом можно найти в ВСН 5-71. Для удобства далее представлены адаптированные таблицы из этого документа отдельно по каждому типу почв.

Таблица 1. Несущая способность глинистых грунтов в зависимости от консистенции и пористости на опорном участке сваи, т/м 2 .

Таблица 2. Несущая способность глинистых грунтов по длине буронабивной сваи, т/м 2 .

Таблица 3. Несущая способность песчаных грунтов, т/м 2 .

Таблица 4. Несущая способность крупнообломочных грунтов, т/м 2 .

Чтобы выполнить расчет сечения и расстояния между сваями необходимо выбрать одно или два (для глин) значения из приведенных в таблице в зависимости от результатов отрывки шурфов или бурения.

Порядок расчета

После внимательного изучения всех предыдущих пунктов для расчета свайно-ростверкового фундамента должна иметься следующая информация:

• масса дома в тоннах и нагрузка на каждый погонный метр ростверка;
• несущая способность грунта в тоннах на м 2 .

Чтобы найти нагрузку на погонный метр фундамента, нужно массу дома поделить на суммарную длину ростверка.

Несущая способность одной сваи находится по формуле:

P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), где

P — несущая способность каждой сваи фундамента;

R — прочность грунта, найденная по табл. 1, 3 или 4;

S — площадь сечения сваи на конце (формула для нахождения приведена далее);

Производим расчет фундамента на винтовых сваях

Винтовая свая представляет собой стальную трубу с заостренным наконечником и режущими лопастями в нижней части. Сваи устанавливаются в грунт путем вкручивания с помощью специальной техники или вручную.

Расчет нагрузки на фундамент формируется из нескольких составляющих

Весовая нагрузка дома

Вес дома складывается из следующих слагаемых:

вес стен. Определяется исходя из типа строительных и отделочных материалов:

1. каркасно-панельные стены толщиной до 150 мм – 30-20 кг/кв. м
2. бревенчатые – 600 кг/куб. м
3. из пенобетона – 400-900 кг/куб. м
4. кирпичные – 600-1200 кг/куб. м.

вес элементов крыши. Для различных видов кровли принимаются следующие значения:

1. из листовой стали – 20-30 кг/куб. м
2. рубероидное покрытие – 30-50 кг/кв. м
3. черепица – 60-80 кг/кв. м.

вес перекрытий. Зависит от материала перекрытий и плотности используемого утеплителя:

1. чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью 200 кг/куб. м – 70-100 кг/кв.м
2. цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью 200 кг/куб. м – 100-150 кг/кв. м
3. железобетонное монолитное – 500 кг/кв. м
4. бетонные пустотные плиты перекрытия – 350 кг/кв. м.

Снеговая нагрузка.

Значения выбирается в зависимости от региона и составляет

• 50 кг/кв. м для южных областей
• 100 кг/кв. м для средней полосы
• до 190 кг/кв. м для северных регионов.

Ветровая нагрузка.

Для ее расчета используется формула S*(40+15h), где

1. S – площадь дома
2. h – высота дома.

Общая нагрузка умножается на коэффициент 1,3 (для обеспечения запаса прочности) или на 2 (если планируется строительство 2-го этажа).

Как правильно определить количество винтовых свай

Для расчета количества винтовых свай для фундамента дома необходимо расчетную нагрузку на фундамент разделить на несущую способность одной опоры, которая зависит от ее диаметра и длины. Для строительства индивидуальных жилых домов используются опоры стандартного образца диаметром 108 мм и длиной 2,5 м. Рабочая нагрузка на такую сваю составляет 4-8 т.

Для легких строений могут выбираться менее массивные опоры диаметром:

• 57 мм – для легких заборов
• 76 мм – для деревянных ограждений и заборов из профлиста. Несущая способность сваи – до 3 т
• 89 мм – для тяжелых заборов и каркасных построек. Несущая способность – 3-5 т.

Число опор может быть больше расчетного, если это удобно при разбивке.

Алгоритм вычисления расстояния между сваями

Расчет фундамента на винтовых сваях включает в себя определение шага между винтовыми сваями. Для этого необходимо общую протяженность стен (внутренних и внешних) разделить на требуемое количество опор. Распределяя опоры по периметру фундамента, рекомендуется расстояние между сваями под внутренней несущей стеной уменьшать на 10-15 %. Это связано с повышенными нагрузками от балок или плит перекрытий, действующих с двух сторон.

Каким должно быть минимальное расстояние между винтовыми сваями? Оно не должно быть меньше:

• 3 м для деревянных и каркасных домов
• 2,5 м для домов из газобетона, пеноблоков, шлакоблоков и пенобетона
• 2 м для домов из тяжелого камня и кирпича.

Опоры обязательно устанавливаются по углам фундамента. на стыке внешних стен и несущих перегородок, на внешних углах пристроек (террас, балконов и пр.).

Пример расчета свайно-винтового фундамента для деревянного дома

Расчет фундаментных опор для дома из бруса размером 4х6 м и высотой 3,5 м с пологой крышей из мягкой кровли и внутренней несущей стеной выглядит следующим образом:

1. Определяется общая масса сооружения. С учетом удельного веса бруса – 600 кг/куб. м и примерного веса мебели – 100 кг/кв. м совокупная масса дома составляет примерно 5 т. Для обеспечения запаса прочности и возможности надстройки второго этажа принимаем общий вес, равный 10 т.
2. Вычисляется вес снегового покрова. Максимальная снеговая нагрузка для дома площадью 24 кв. м составит 4,5 т (для районов средней полосы это значение уменьшается в 2 раза, для южных – в 4 раза).
3. По формуле рассчитывается ветровая нагрузка. Ее значение – 2,2 т.
4. Суммируются все расчетные нагрузки. Дом из бруса будет оказывать давление на фундамент примерно 17 т.
5. Определяется число свай. Для этого общая нагрузка в 17 т делится на рабочую нагрузку 1 сваи – 4 т. При строительстве фундамента необходимо использовать минимум 5 свай. При этом могут потребоваться дополнительные опоры для установки в углах фундамента и соблюдения минимального шага в 3 м.

Несущие способности винтовой сваи достаточно высоки, такие фундаменты устойчивы к сезонному вспучиванию и не требуют предварительной подготовки площадки к их установки. Монтаж фундамента должен проводиться только после выполнения расчетов несущей нагрузки и изучения свойств грунта.

Расчёт ростверка

Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.

Довольно сложные подсчёты застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только небольших индивидуальных строений:

• Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала стен.
• Голова сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см для монолитного исполнения
• По ширине ростверк не может быть меньше толщины стены.
• Высота должна быть не меньше 30 см для бетона.
• Ростверк должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем почвы.
• Соединение опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Для проведения расчетов такого плана следует обращаться к специалистам, специализирующихся в этом профиле. Перед этим проводятся геологические изыскания, позволяющие разработать проект, соответствующий почве на стройплощадке.

Совет эксперта! Если работы по геодезическому изысканию проведены не будут, то произвести точные расчеты основания с ростверком будет невозможно. Объясняется это тем, что несущая способность определяется только на основании силы сопротивления почвы.

Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента

Для проведения изысканий на участке бурится отверстие в почве для ее пробы и анализа. Только потом можно проводить важные расчеты.

При разработке проекта учитываются такие параметры по сваям:

• Глубина погружения.
• Диаметр сваи.
• Количество свай.
• Схема их расположения.

По ростверку:

• Форма ростверка (3 вида: высокий, повышенный, низкий).
• Диаметр.
• Устойчивость на изгиб и продавливание.
• Метод армирования.

Рис: Схематическое положения ростверка свайного фундамента

Совет эксперта! Определить высоту ростверка следует исходя из веса будущего сооружения и уровня пучинистости грунта.

Ростверк

Нижняя обвязка стен дома должна на что-то опираться. В качестве основы может выступать как монолитный, так и сборный ленточный ростверк. Его ширина должна быть не менее 40 см, чаще принимают толщину по основному материалу стен (кирпич или блоки, деревянный брус). Высота ростверка – не менее 30 см для небольших домов.

Чтобы устроить ленту по сваям, необходимо определить количество арматуры, бетона. Предположим, что планируется строительство двухэтажного коттеджа из газоблоков, размеры по периметру – 6 х 8 метров, высота ростверка – 30 см, ширина – 40 см, для опоры выбраны винтовые или буронабивные сваи. С чего начать расчет фундамента под дом с такими параметрами?

Размеры ростверка и его армирование

Размеры ростверка обычно варьируются в пределах 30 — 40 см

Прежде чем проводить для свайного фундамента расчет количества свай, нужно выяснить, какие размеры будет иметь ростверк. Согласно СНиП 52-01, глубина заделки сваи должна соответствовать габариту арматурной анкеровки. Таким образом, при расчете ростверка наименьшая высота подбирается сообразно уровню заделки выпуска устанавливаемых арматурных элементов. Как стандартный показатель в малоэтажных постройках применяется значение 30-40 см. Но нередко можно встретить отклонения в одну или другую сторону.

На показатель высоты оказывают влияние несколько факторов:

• масса постройки – определяет уровень нагрузки на грунт;
• материал и устройство фундамента, метод монтажа свай;
• особенности почвы, зависящие от региона и климата.

Если приходится работать в требовательном грунте или специфичном климате, учитываются все вышеприведенные факторы. В целом принято считать, что высота плиточной части равна Н + 25 см, где Н – глубина установки свайного элемента в ростверк. При проведении вычислений учитывают нормы СНиП.

Расчет армирования ростверка не столь сложен, как в случае ленточного фундамента, из-за предсказуемости появляющихся напряжений

Преимущество в данной ситуации – надежные несущие качества свай, что особенно важно для нестабильных почв (насыпных, болотистых и т.д.), снижающие в таких случаях затраты в несколько раз. Арматурная конфигурация помогает компенсировать растяжения

Устраивать ее надлежит из стержней и прутков из стали. Первые имеют периодическое сечение, вторые – гладкое.

Как и в ленточных конструкциях, для продольного армирования используют хомуты для организации пространственной геометрии. Помимо них устанавливаются и вертикальные стержневые элементы для областей растяжения и иных требовательных участков. Если арматура маркирована литерой С, стыковые места соединяются свариванием, в прочих случаях выполняется обвязка проволокой. Если нет возможности пригласить для расчетов специалистов, их можно провести в программе Scad Office (инструмент «Арбат»). Сформированный каркас выкладывают в опалубку на низовые бетонные подкладки и монтируют вертикальные усилительные стержни.

Рекомендации по правильному армированию стыков можно изучить в СП 63. 13330.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.