Отдельно стоит сказать о том, что материал ориентирован на сферу индивидуального жилищного строительства и не учитывает особенности проектирования технически сложных объектов.
Расчет фундамента на винтовых сваях
Установка свайно-винтового фундамента требует скрупулезного расчета. Для любого столбчатого фундамента определение места установки опор и расчет их несущей способности принципиально отличается от расчета монолитных фундаментов. В данном случае вес конструкции и прочие нагрузки распределяются не равномерно по всему монолиту, а приходятся на каждую отдельную сваю.
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.
2. Основные опорные точки
При расчете необходимо иметь представление о том, как действуют те или иные нагрузки – отсюда можно определить положение опорных точек столбчатого фундамента. Для этого рассмотрим конструкцию здания и то, как перераспределяются по ней нагрузки.
Так, вес кровли и снега на нем передается на стропильную систему. Та, в свою очередь установлена на боковые стены и в некоторых случаях на верхнее перекрытие. Перекрытие тоже опирается на боковые и внутренние несущие стены. В некоторых случаях крыша может выступать за периметр основания дома и опираться на отдельные опоры – столбы или колонны – в этом случае часть нагрузок на стены уменьшается, но в устройстве фундамента должны быть предусмотрены дополнительные опорные точки.
Таким образом, очевидно, что вертикальные нагрузки со стороны кровли и крыши в основном направлены на стены здания.
Это означает, что опорные точки фундамента должны быть расположены в первую очередь под стенами. Как правило, опоры ставятся по периметру всего здания и по линиям расположения несущих стен. Сами стены со своим весом и нагрузками, переданными от верхней части здания, давят на обвязку фундамента.
Нижнее перекрытие оказывает давление в первую очередь на боковые опоры, т.е. на балки нижней обвязки фундамента – по периметру и в более сложном по поперечным балкам.
Как упоминалось выше, в здании могут иметься дополнительные элементы, повышающие общий вес дома. Примером может служить массивное котельное оборудование. Несмотря на то, что вес любых предметов, находящихся в помещении, передается более-менее равномерно на нижнее перекрытие, в таких особо нагруженных местах создаются дополнительные локальные нагрузки на сами балки перекрытия, точнее на участки, расположенные непосредственно под местом расположения оборудования.
Очевидно, что они требуются создания отдельных опорных точек.
Винтовые сваи в опорных точках
В сильно заводненных местах стоит прибегать к тестовому бурению. В отдельных случаях и к тестовой установке сваи, что поможет точно определить необходимую длину сваи.
Винтовые сваи производство монтаж
Нагрузка на винтовые сваи как узнать и расчитать?
Какую нагрузку способны нести винтовые сваи как фундамент? — вот часто задаваемый вопрос в начале строительства.
Винтовые сваи с каким диаметром выбрать для своего строения? Какой длины винтовые сваи необходимы? Как распределяется нагрузка постройки на свайное поле? Ведь фундамент это основа любого сооружения.
При выборе свай необходимо учесть все конструктивные особенности будущего строения. Учитываются материалы из которых возводится сооружение. Конструкция здания и его особенности, нагрузка сооружения на фундамент в целом. Как правило расчет будущих нагрузок делают с запасом.
При загородном строительстве не трудно произвести расчет самому. Выбрать необходимые винтовые сваи и их количество.
Далее приведены винтовые сваи с обеспечением несущей способности:
1. Ø57 мм – 1,5 т
2. Ø89 мм – не менее 3,5 т
3. Ø108 мм – не менее 4,5 т
4. Ø133 мм – не менее 7,0 т
5. Ø159 мм – не менее 10,0 т
Каждая винтовая свая несет нагрузку пропорционально от общей массы строения.
Наиболее часто используемые сваи в загородном строительстве каркасных и домов из бруса — 89 мм. и 108 мм. Длина винтовых свай зависит от качества грунтов. Наиболее ходовой и часто используемый размер это 108 мм. свая длиной 2500 мм.
Для строений с использованием газобетона, кирпича, швеллера и т.п. используются сваи диаметром от 133 мм. и больше. При необходимости, установленные винтовые сваи «обвязывают» швеллером, или устанавливают железобетонный ростверк на основе свай. В любом случае использование винтовых свай позволяет сэкономить деньги и время.
Расчеты свайных фундаментов
Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям первой и второй группы.
Расчет первой группы для придельных состояний производится:
1. по прочности материала свай и свайных ростверков;
2. по несущей способности грунта основания свай;
3. по несущей способности оснований свайных фундаментов;
если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки ( подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др. ) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.
Расчеты по предельным состояниям второй группы производятся:
— по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
— по перемещениям свай ( горизонтальным углам поворота головы свай ) совместно с грунтом оснований от действий горизонтальных нагрузок и моментов;
Нагрузки и воздействия
Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов. Коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм. Значения нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по значению, принимаемые согласно » Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкции».
Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям — на основные сочетания.
Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и грунтов.
Расчетные значения характеристик материалов свай и свайных ростверков следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм.
Если несущая способность винтовых свай определена по результатам полевых испытаний статистической нагрузкой, то коэффициент надежности принимается равным 1,2.
При высоком и низком ростверке, подошва которого опирается на сильно сжимаемый грунт, и висячих сваях, воспринимающих сжимаемую нагрузку. Также при любом виде ростверка и висячих сваях и сваях стойках, воспринимающих выдергивающую нагрузку, коэффициент надежности принимается в зависимости от количества свай в фундаменте: при 21 свае и более — 1,4 (1,25); от 11 до 22 свай — 1,55 (1,4); от 6 до 10 — 1,65 (1,5): от 1 до 5 — 1,75 (1,6).
Нагрузка на винтовые сваи
Расчет нагрузки на винтовые сваи
Зачастую при обилии информации по тому или иному вопросу человек теряется, не может определиться с выбором. Конечно в специфических вопросах лучше всего обратиться к помощи специалистов работающих в своей области.
При выборе фундамента на винтовых сваях заказчик часто сталкивается с трудностью в определении расчета количества свай. Расстояния между ними. Диаметром и длиной свай. Нагрузка на винтовые сваи какая? Приведенные выше данные помогут определиться с выбором. Отдельно можно добавить, что самым универсальным в выборе в регионе Ленинградской области является винтовая свая 108мм. и длиной 2500мм.
7. Подставляем значения в формулу К = P*k/S — 28000*1,4*2600 = 15 (шт). В этом случае 12 свай установим под углы и пересечения, а 3 используем для усиления зон с повышенной нагрузкой.
Виды опор и параметры допустимой тяжести
На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.
Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:
Sп = 3,14 х R 2 , где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.
В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.
Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:
| Диаметр ствола, мм | Длина сваи, м | Диаметр винта, мм | Толщина стенки, мм | Несущая способность одной сваи, т | Назначение фундамента |
| 54, 76 | 1,5–4 | 150–200 | 2–3 | 0,8–2,5 | опоры для ограждений, беседок, террас |
| 54–89 | 2–3 | 150–200 | 2–3 | 2,5–4 | опорные стенки для борьбы с оползанием грунта |
| 89–108 | 1,5–4 | 200–250 | 3–4 | 2–7 | для уселения проблемных фундаментов |
| 89–108 | 2–4 | 200–250 | 3–4 | 4–7 | для усилия причалов |
| 89–114 | 2–4 | 200–300 | 3–5 | 4–8 | в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек |
| 108–168 | 2–4 | 200–300 | 3,5–3 | 5–9 | в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком |
Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.
Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.
На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.
Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.
- N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см 2 );
- Sп – площадь подошвы лепестка (см 2 );
- Ro – сопротивление грунта (кг/см 2 );
- yk – коэффициент надежности.
Коэффициент yk зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также достоверности результатов геологических изысканий участка:
- yk = 1,7, если количество свай меньше 5;
- yk = 1,4, если использовано до 20 опорных элементов;
- yk = 1,2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.
участок строится на глинистом участке (Ro = 6 кг/см 2 ) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:
При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений Ro принимают yk = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:
N = (706 х 6)/1,7 = 2491 кг или 2,5 т.
