Самостоятельный расчет свайно-винтового фундамента

Особенности проектирования

При проектировании фундамента из винтовых свай в обязательном порядке необходимо провести расчет их количества. Инженеры, занимающиеся проектировкой свайных фундаментов, рекомендуют обращать внимание на следующие тонкости:

• общая масса сооружения;
• фактическая масса сооружения, куда включается вес стен, различных перекрытий, кровли, крыши и отделочных материалов, которыми будут обработаны внутренние и внешние стены и фасад дома;
• расчет полезной нагрузки сооружения на сваи, куда можно отнести массу мебели, людей, которые будут находиться в помещении (можно пользоваться расчетом СНиП, согласно которому это значение составляет 150 килограммам на метр квадратный);
• нагрузка, вызванная атмосферными осадками (снегом), которую необходимо рассчитывать, исходя из данных, которые могут быть предоставлены государственными статистическими органами либо гидрометцентром по региону, где будет строиться дом;
• коэффициент запаса, который в обычных условиях принимается за 1,1;
• способность почвы нести нагрузку, устанавливаемую исходя из ее особенностей в месте установки фундамента;
• глубина, на которой будет залегать опора (при нормальном грунте она считается равной 1,7 метров).

Схематичное заложение винтовой сваи.
Также необходимо обратить внимание на технические расчеты по данным стандартных винтовых свай для фундамента (за основу берется глубина погружения основания в 1,7 метров):

• винтовая свая размерами 76 х 200 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 1000 кг;
• свая размерами 89 х 250 х 2500 мм имеет расчетную минимальную нагрузку в 2000 кг;
• свая 108 х 300 х 2500 мм имеет минимальную нагрузку в 2500 кг.

Какая максимальная возможность одной сваи

После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:

1. Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
2. Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
3. Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.

На видео – несущая способность винтовых свай 108:

В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:

1. Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
2. После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
3. Для вычисления точной несущей возможности необходимо полученное значение поделить на коэффициент надежности: 42,4/1,75 = 24,23 т.

Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.

На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.

Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.

Алгоритм расчета винтового свайного фундамента

После изучения факторов, которые влияют на правильный расчет максимальной нагрузки на свайный фундамент, а также средних технических показателей винтовых свай различных диаметров по минимально выдерживаемой нагрузке, можно перейти к вычислению максимально допустимой массы. После чего уже можно будет просчитать необходимое количество свай с нужным диаметром.

Какие данные необходимо учитывать при вычислении максимально допустимой нагрузки:

• Площадь домовой кровли, и различных пристроек.
• Сумму площади чердачного помещения.
• Сумму площади различных домовых перекрытий (это касается домов, у которых несколько этажей или предусмотрено жилое помещение под крышей).
• Сумма площади внешних домовых стен.
• Сумма площади внутренней несущей стены или стен.
• Периметр самого фундамента.

После вычисления всех необходимых площадей и размеров, нужно узнать, из какого материала будут сделаны вышеуказанные элементы дома. Затем взять справочник, в котором следует найти приблизительный вес того или иного материала, которой будет использован при построении сооружения и его отдельных элементов. Далее, путем общих математических действий, нужно высчитать общий вес каждой конструкции и стен.

Важным моментом будет определение максимальной нагрузки снега. Для этого понадобится обратиться за информацией в соответствующую службу за показателем по количеству выпадающего снега на один сантиметр или метр квадратный в регионе, где будет происходить строительство. Затем, имея площадь крыши, высчитать нагрузку на фундамент по данному пункту.

Также следует учитывать и особенности грунта земельного участка, где будет происходить строительство. В публикации приведены основные технические характеристики свай, которые будут ввинчиваться в землю на глубину 1,7-2,5 метров без учета промерзания почвы. В этом случае, опять же, можно обратится в соответствующий государственный орган, где и получить данные о глубине промерзания почвы в регионе.

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться. Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.

Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.

На фото – устройство винтовых свай:

Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:

1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
3. Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.

Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.

На видео – о несущей способности винтовых свай:

Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

Полезные советы по вычислению нагрузки на винтовой фундамент

Прежде всего следует обратить внимание на информацию, содержащуюся в различных справочниках по техническим характеристикам тех или иных материалов. Если человеку что-то остается не понятно при расчете веса элемента дома, то не стоит думать на авось, что, в случае ошибки, фундамент все равно выдержит. Нужно помнить, что фундамент из винтовых свай, несмотря на свою надежность и универсальность, не терпит просчетов.

Для того, чтобы правильно рассчитать будущую нагрузку на свайный фундамент, нужно оперировать точными данными. Для этого необходимо запастись терпением и, по возможности, обложится справочниками. Если на это нет времени, то лучше обратится к специалистам, которые сделают это по всем нормам.

Описание изделий и нюансы их монтажа

Под винтовыми сваями понимаются стальные трубы, имеющие заостренный конец и винтовые лопасти для вворачивания в грунт. Отсутствие каких-либо швов у свай объясняет их высокую прочность и незначительную подверженность коррозии. Стенки трубы могут иметь различную толщину – обычно эта цифра находится в диапазоне от 4 до 7 мм. Строительный рынок предлагает потребителю сваи любой длины, минимальная – 1 м.

Предназначение винтового наконечника не ограничивается монтажной функцией, лопасти препятствуют выталкиванию изделия грунтом. Невинтовой вариант свай требует бетонирования, в то время как изделия с нарезанной резьбой нет нужды закреплять в структуре почвы. Это позволяет снизить себестоимость работ по возведению фундамента.

Габариты фундамента и масштабы проекта являются теми факторами, которые определяют выбор технологии установки винтовых свай:

• вручную;
• с привлечением гидравлической спецтехники.

Работы по ввинчиванию свай
Метод монтажа не влияет на показатель несущей способности изделий. При любом сценарии трубы вворачивают в землю наподобие шурупа. Но для повышения прочности будущего фундамента монтаж винтовых изделий требует соблюдения ряда правил:

1) в мерзлом или имеющем включения твердых горных пород грунте предварительно необходимо сделать скважину буровой установкой. Это лидерное отверстие облегчит строительство и не повредит несущей способности будущего основания;

2) на заболоченных и часто подтопляемых почвах очень важно провести ряд антикоррозийных мероприятий. Сначала тело трубы внутри заливают бетонным раствором, потом обрабатывают стальную поверхность снаружи любым гидрофобным составом;

3) важная задача – повышение прочностных характеристик 2-метровых свай, их укрепляют изнутри арматурой.

Расчет несущей способности свай производится для идеальных условий монтажа. Даже небольшие отступления от технологии установки – отступления по прочности готовой конструкции. Важно правильно оценить структуру грунта и наметить точную последовательность рабочих операций.

Технико-экономическое обоснование возведения фундамента

Чтобы определить реальный объем денежных средств по устройству основания дома на винтовых сваях, все затраты сводят к единому итогу. Цены материалов и расценки на выполнение работ взяты усреднено по стране.

1. Стоимость сваи 108х2500 – 2,8 т.р. Общая сумма — 30 шт х 2,8 = 84 т.р.
2. Цена сваи 89х2500 – 2,2 т.р. Общая сумма – 6 х 2,2 = 13,2 т.р.
3. Установка вручную всех ВС с подрезкой под горизонтальный уровень равна 36 х 1,8 = 64,8 т.р.
4. Доставка свай на строительный участок – 1,5 т.р.
5. Стоимость швеллера № 20 с установкой на сварке – 120 п.м. х 1,05 = 126 т.р.
6. Доставка швеллера – 4 т.р.

Итого общая сумма затрат составит – 293,5 т.р.

Для сравнения устройство ленточного фундамента для такого дома обойдётся примерно в 900 т.р. То есть свайный фундамент на винтовых опорах принесёт экономию в 300 – 400 т.р.

Способы установки винтовых свай

Небольшие по длине (до 2 м) опоры устанавливают ручным способом. Сваи диаметром 108 мм и больше, длиной 2,5 м и более монтируют механизированным методом.

Установка винтовой сваи вручную

Ручная установка винтовых опор

1. ВС длиной до 2,5 м часто устанавливают вручную. Это делают следующим образом:
2. Сначала делают разметку свайного поля. Колышками и шнуром отмечают места установки опор.
3. Ручным буром делают воронку глубиной 30 – 40 см. Это задаст вертикальное направление погружения ВС в грунт.
4. Если в верхней части ствола отсутствуют монтажные отверстия, то их прорезают самостоятельно. Это можно сделать газовой горелкой или ацетиленовым резаком.
5. Опору опускают в ямку. В монтажные отверстия вставляют концы рычагов (это могут быть отрезки водопроводной трубы).
6. В работе участвуют 3 человека. Двое работников вращают ствол с помощью рычагов. Третий рабочий контролирует вертикаль ВС.
7. С помощью нивелира делают отметки на стволах опор, фиксирующие проектную высоту наземной части свай.
8. Угловой машинкой срезают лишние части стволов опор.
9. В зависимости от конструкции ростверка формируют опорные части оголовков ВС.
10. Устанавливают ростверк.

Сваи устанавливают на расстоянии друг от друга не более 3 м. Если расстояние составляет 4 м, то посередине устанавливают дополнительную стойку.

Установка 3 м винтовой сваи механизированной установкой

Механизированная установка винтовых опор

Силовая установка для вращения ВС устанавливается на подающей стреле любого передвижного грузоподъёмного механизма. Существуют специализированные передвижные установки для ВС.

Скорость формирования фундаментного основания с помощью механизированной установки значительно сокращают сроки строительства объекта.