Фундамент на винтовых сваях позволяет экономить до 60% материальных ресурсов, возводится за 2-3 дня, в любое время года, не требует абсолютно никаких земляных работ и применения техники, а также прекрасно подходит для любого рельефа.
Свайный винтовой фундамент – наименее трудоемкий вид основания. Больших трудностей не вызывает и расчет такого фундамента. Этим объясняется популярность свайных оснований в любом строительстве. Противопоказаний к использованию такие сваи не имеют.
Расчет винтовых свай
В соответствии с рекомендациями СП и СНИП, расчет фундамента выполняют по такому принципу:
- После инженерно-геологических расчетов выясняют параметры грунта для опоры ─ состав, несущую способность, плотность, химические и физические свойства. Все эти данные нужны для последующих расчетов, и их точность напрямую влияет на оптимизацию сметы строительства.
- Далее выполняют сбор нагрузок ─ всех сил и моментов, которые нагружают основание. Рассматриваются статические (масса постройки и пр.) и динамические (нагрузка снега и т.п.) воздействия.
- Потом ─ предварительное проектирование, формирующее «черновую» конструкцию фундамента.
- Параметры, которые определяются при «черновом» проектировании, требуют проверки, поэтому следующим шагом предварительную конструкцию надо пропустить через программы, которые моделируют взаимодействие основания с грунтом и строением. В итоге получают оптимальную для данных условий конструкцию
- Осталось сделать чертежи и прочую проектную документацию.
Этапы расчета основания на винтовых сваях
- Первый шаг – определение состава почвы. На строительном участке надо пробурить скважины на глубину 12 м ─ по максимальной длине одинарной сваи. Грунт из скважины отправляют в лабораторию для анализа влажности, глубины, несущей способности, глубины промерзания и других характеристик. Для особо сложных участков, кроме лабораторных исследований, рекомендуют и статические испытания контрольных и натурных свай, которые нагружают до отказа опоры.
- На очередном этапе выполняется сбор нагрузок с вычислением вертикальных и горизонтальных усилий, которые влияют на опоры и ростверк.
- Теперь рассчитывают винтовые сваи для фундамента вычисления на основе информации о несущей способности, нагрузках, прочностных характеристиках материала опор. По результатам этих вычислений определяются габариты опор, высота цоколя, форма свайного поля и количество свай.
- По этим данным рассчитывают стоимость фундамента на винтовых сваях на основе средней стоимости стройматериалов и работ по сборке фундамента.
Как рассчитать винтовые сваи
От теории к практике ─ определим для примера, сколько нужно винтовых свай для деревянного дома размерами 6 Х 4 м с одной межкомнатной перегородкой. Как правило, расчет винтовых свай проводят с помощью специальных программ – «калькуляторов фундамента», но эту последовательность можно воспроизвести и в ручном режиме.
- Анализ почвенного состава. При сооружении небольшого фундамента для относительно легкого дома не обязательно проводить инженерно-геологические работы . Можно использовать в расчетах табличные данные, которые соотносят несущую способность грунта с типом почвы. Для таких расчетов надо открыть шурф, который обнажает грунтовой слой (можно использовать и котлован для септика). Если на дне котлована обнаружился песчаник, следовательно, несущая способность такого грунта – 5-6 кг/кв. см, если добрались до суглинков – несущая способность ниже – 2-3 кг/кв. см. Средняя несущая способность в итоге получается 3-4 кг/кв. см.
- Сбор нагрузок. Его рассчитывают по массе стройматериалов, нагрузкам при эксплуатации, снеговым и ветровым воздействиям. Вес дома определяют по удельному весу материалов и объему строения. На дом габаритами 6 х 4 м в среднем уходит 12 кубов бруса для несущих стен и 3-4 куба для кровли, чердачного и цокольного перекрытий. Если удельная масса дерева 550-600 кг/куб. м, объем материала для такого дома будет соответствовать 9-10 т. Эксплуатационную нагрузку определяют как произведение площади дома на средний вес оборудования, мебели, количества проживающих людей. Если средняя масса 350 кг/кв. м, то эксплуатационная нагрузка будет: 6х4х350=8,4т.
Ветровую нагрузку определяют через площадь пола умножением на коэффициент (40+15Н), Н в этой формуле – высота фасада строения, в указанном примере – 3,5 м. ветровая нагрузка: 6х4х(40+15х3,5)=2,2т.
Снеговую нагрузку можно рассчитать по площади кровли, умножением на коэффициент средней массы снежного покрова (180 кг/кв. м для жилья в средней широте). При высоте фронтона 2 м площадь двускатной крыши дома – 34 кв. м. Снеговая нагрузка в итоге: 34х180=6,1т. Сбор нагрузок в указанном примере показывает, что на грунт и фундамент будут давить 26,7 т общей массы строения.
Расчет параметров свай
Для того, чтобы рассчитать количество и определить расстояние между сваями для фундамента, надо вычислить несущую способность одной винтовой сваи умножением на площадь пяты (лопасти винта) сваи несущую способность грунта. Площадь пяты выбирают из специальной таблицы, где указывается диаметр всех нормированных (по ГОСТу) винтовых свай. Минимальный диаметр сваи – 300 мм, отсюда площадь пяты – 706 кв. см.
А при несущей способности грунта в 3-4 кг/кв. см несущая способность сваи равна 2,1-2,8 т. Таким образом, для выдерживания нагрузки в 26,7 т достаточно 10-12 свай. Габариты опор берут по общим рекомендациям. Например, для деревянных строений советуют сваи СВ108 с диаметром стержня в 108 мм. Глубину погружения винтовых свай определяют по уровню промерзания грунта. Большинство опор углубляют на 2,5 м.
Свайное поле считают исходя из жесткости балок ростверка. Если под расчетным домом заложить металлический или деревянный ростверк, то максимальный шаг (расстояние между винтовыми сваями) будет 2-2,5 м. Формируя свайное поле, надо учитывать и межкомнатную перегородку, закладывая опоры и под ней.
