Расчет свайного поля на винтовых сваях

Порядок строительства фундаментного основания на винтовых сваях

После производства расчета потребного количества и диаметра винтовых свай и составления проекта – его необходимо перенести на ваш участок местности.

1. Для этого с участка местности, предназначенного для строительства фундамента снимается слой плодородной земли, после чего в угловых реперных точках устанавливаются колышки или рамочные конструкции из дерева. Между ними натягиваются шнуры или плотные лески. Кроме шнуров, натянутых по внутреннему и наружному периметру будущего фундамента, но и по диагоналям разметки. Это делается для того, чтобы внутренние углы будущего фундамента были идеально прямыми.
2. Заготовленные заранее винтовые сваи вкручиваются в обозначенные места. Для свай небольшого диаметра достаточно будет привлечь лишь трех человек. Двое из них будут вращать винтовую сваю-опору за вороток (горизонтальный рычаг, вставленный в отверстие в верхней части винтовой сваи), а один находится непосредственно возле сваи и контролирует вертикальное положение вкручиваемой сваи.
3. После вкручивания всех свай — их верхние части обрезаются по единому горизонтальному уровню. Для выверки точного уровня лучше всего использовать лазерный строительный уровень.
4. Внутрь полой металлической трубы, из которой собственно и состоит винтовая свая заливается бетонный раствор высокой марки прочности.
5. На верхнюю часть обрезанной винтовой сваи-опоры приваривается оголовок – плоская металлическая площадка.
6. Место соединения металлического корпуса сваи и оголовка зачищается от окалины и тщательно грунтуется.
7. На горизонтальные площадки оголовок укладываются горизонтальные силовые балки. Для них могут использоваться стальные конструкции или пропитанный асептическим раствором деревянный брус.

Возведение свайного поля

Обустройство свайного поля начинается с выполнения подготовительных работ, которые включают:

• Перемещение на объект строительной техники;
• Доставку свай, их разгрузку и распределение по расходным складам;
• Вертикальную разработку участка (рытье котлована, если он предусмотрен проектом).

Рис: Процесс забивки свай

По завершению разбивки свайного поля в работу вступает копровая машина, посредством которой ведется погружение ЖБ свай. Сам процесс выполняется в следующей последовательности:

• Копр размещается на месте забивки, свая фиксируется лебедкой и подтягивается к точке погружения;
• Вспомогательный персонал производит строповку сваи, конструкция поднимается и размещается в вертикальном положении на месте забивки;
• Свая закрепляется на копровой мачте установки и стыкуется с сваебойным молотом, производится проверка ее вертикальности (при наклонной забивке — угла наклона);
• Сваебойный молот копра наносит по погружаемой конструкции удары до тех пор, пока не наступит проектный отказ сваи.

Рис: Обустройство свайного поля

Отказ наступает в момент, когда глубина погружения столба от серии ударов молота (залога) совпадает с предварительно рассчитанной в проекте величиной. После отказа копровая установка приступает к погружению следующей сваи, таким образом обустраивается все свайное поле.

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

Другие достоинства:

• Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
• Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
• Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
• Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
• Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Виды размещения опор в ростверке

Свайное поле

В зависимости от геометрической формы ростверка и проектной нагрузки от элементов конструкции сооружения, составляется исполнительная схема, согласно которой сваи могут быть размещены следующими способами:

• В форме свайного куста, то есть объединения нескольких компактно размещенных свай в единую конструкцию. При этом отношение сторон ростверка не должно превышать 1:5. Такой способ размещения используется под стойки, колонны, а также некоторые виды конструкций значительной высоты (к примеру, дымовых труб).
• Свайной полосой – под вытянутые основания значительной протяженности, например, набережных.
• В свайном поле, отличающемся от куста тем, что его устройство предусматривает объединение большего числа свай, к примеру, при строительстве дома на цельном ростверке.

Обустройство ограждения

Когда подходят к завершению этапы строительства жилья и бани, хозяева думают о возведении забора. Ранее он был не нужен, чтобы не загромождать пути подвоза стройматериалов к объекту. Но к концу строительных работ необходимость в его создании возникает.

Устройство забора требует не только правильного выбора материала для его постройки, но и создание надежного фундамента. Выполнить его можно даже при отсутствии строительных навыков. Главное – точный расчет и понимание самой техники возведения.

Перед выбором, а затем возведением основания забора, наряду с факторами, описанными ранее, необходимо учесть парусность. Это позволит избежать возможность образования изгиба ограждения.

Нюансы технологии разметки фундамента

Разметка фундамента — трудоемкий процесс, требующий особой тщательности при проведении работ. Не пытайтесь сэкономить время и за один заход выполнить разметку свайного поля и ростверка — натянутая бечевка будет мешать монтажу свай и непременно изменит свое положение в процессе погружения опор.

Совет эксперта! Технология требует демонтажа базисных линий после разметки точек погружения свай и повторного восстановления контуров фундаментной ленты на этапе ее обустройства.

Рис. 2.0: Последовательность монтажа свайного фундамента

По правилу египетского треугольника можно проверять правильность конфигурации любых углов. Требуемая длина гипотенузы (расстояния между помеченными на строительной нити точками) в данном случае высчитывается по формуле корня: , в которой:

• x — длина диагонали;
• а — длина отступа на первом контуре бечевки (в квадрате);
• b — длина отступа на второй бечевке.

К примеру: при отступах в 3 и 4 метра о правильном прямом угле свидетельствует длина диагонали в 5 метров ( = 5).

Цены на фундаментные работы уточняйте по форме заявки, после отправки с вами на связь выйдет наш менеджер, который расскажет вам актуальную информацию на сегодняшний день по фундаментным работам.

Свайный фундамент. Расчет количества свай | Город свай

Для расчёта необходимого количества свай для свайного фундамента можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые предлагает вездесущий интернет.

Но, как ученик в школе, привыкший пользоваться арифметическим калькулятором. Зачастую даже не знает таблицы умножения, так и строитель, использующий онлайн-калькулятор для расчёта количества свай, не будет знать откуда берутся результаты расчёта.

Основная функция любого фундамента – это принятие на себя всех нагрузок от конструкций здания – стен, перегородок, перекрытий потолка, крыши и пола. По сути, фундамент «удерживает» вес всего здания вместе с дополнительными нагрузками, например, весом снега, который накопился на крыше или весом камина, расположенном на втором этаже здания.

Алгоритмы для расчета свайного фундамента

Итак, вначале рассчитаем нагрузку здания на ленточный фундамент, а потом по аналогии перейдём к расчёту свайного фундамента из винтовых свай.

Для примера берём кирпичный дом размером 6 на 6 метров, с внутренней опорной перегородкой, толщина стен – двойной кирпич — 0,4 м.

Длина стен дома будет равна 6*4 = 24 м, длина внутренней перегородки 6 м. Итого — 30 м.

Вес кирпичного дома с дополнительными нагрузками условно возьмём в 120 т (можно и вычислить вес здания, посчитав объём кирпича, раствора, штукатурки, вес потолочного перекрытия и крыши). Толщину фундамента примем такую же как и толщина стен — 0,4 м.

Тогда площадь основания фундамента будет равна: 30*0,4 = 1,2 м2.

Итак, на площадь 1,2 м2 давит здание весом 120 т или 120000 кг. Или 10,0 кг на 1 см2. Толщина фундамента, как правило, больше толщины стен (это видно по характерному выступу цоколя).

Если увеличим толщину фундамента по 10 см на внешнюю и внутреннюю сторону стены, то его площадь будет равна 30*0,6 =1,8 м2. В этом случае давление здания на фундамент составит 120 000/18 000 = 6,7 кг/см2.

Это давление превышает величину сопротивления грунта, для глины он равен 6,0 кг/см2. Поэтому необходимо ещё увеличивать толщину фундамента.

Сколько нужно винтовых свай на здание размером 6х6 м

Принимаем величину 6,0 кг/см2 давления, как нормативную, при расчёте количества фундаментных винтовых свай на здание весом М =120000 кг. При этом добавим в расчеты: сопротивление грунта Кг – 6,0 кг/см2; коэффициент условий эксплуатации Ку – 1,0 и коэффициент надёжности Кн – 1,2 (что означает увеличение расчётов на 20% для повышения степени надёжности конструкции фундамента).

Диаметр сваи 0,3 м, Тогда площадь основания сваи составит:

S=πr2=3,14 * 0,15*0,15 = 0,07м2.

Площадь основания фундамента рассчитаем с учётом коэффициентов по формуле:S=Кн*М/ Ку*Кг = 1,2*120 000/ 1*6 = 24 000 см2 = 2,4 м2

Количество свай, если не считать сопротивление их стенок о грунт: 2,4/0,07 = 30,4 = 31 свая. Если увеличим диаметр сваи до 0,5 м, то тогда необходимо будет 2,4/0,197 = 17,9 = 12,18 = 13 свай.

Сколько нужно винтовых свай на баню 6х3?

Бани, как правило, возводят из деревянных срубов, поэтому их вес намного меньше, чем из кирпича. Оставим все коэффициенты такими, как в прошлом расчёте кроме веса бани, примерно определим его в 48 тонн или 48000 кг.

Диаметр сваи – 0,3 м.

Площадь основания фундамента бани:

S=Кн*М/ Ку*Кг = 1.2*48000/1*6 = 9600 см2 =0,96 м2

Площадь сечения сваи: S=πr2=3,14 * 0,15*0,15 =0,07

Количество свай: 0,96/0,07 = 13,7 =14 свай.

Есть иной алгоритм расчёта фундаментных свай, основанный на удельном сопротивления грунта. Проверим, совпадает ли количество необходимых винтовых свай на эту же баню.

На одну сваю придётся давление: 0,07*6 = 4200 кг.

Тогда количество свай на баню будет нужно 48000/4200 = 14 свай

Как видим, результаты как первого и так второго алгоритма одни и те же.

Сколько винтовых свай нужно на дом 6х9

Используем наиболее простой второй алгоритм расчёта при весе здания из кирпича размером 6х9, примерно 160000 кг, и диаметре свай 0,5 м.

Площадь сечения сваи: S=πr2= 3,14*0,25*0,25 =0,197 м2

На одну сваю приходится давления 0,197* 6 =11 820 кг.

Необходимо свай: 160 000/11 820 =13,5 =14 свай.

Расчёт количества свай для каркасного дома, как и любого другого, согласно, приведённых алгоритмов будет аналогично зависеть от веса дома, удельного сопротивления грунта на строительной площадке и диаметра винтовой сваи.

Расчет количества винтовых свай КСАмет

Свайные оголовки КСАмет выпускаются диаметром 20, 25 и 30 см. Поэтому расчёт количества свай будет зависеть, как и в прошлых примерах от веса дома, удельного сопротивления грунта и диаметра используемых свай. Единственное отличие при расчёте в том, что в технических характеристиках этих свай указаны максимальные допустимые нагрузки на сваю. Поэтому расчёт ведётся в соответствии с техническими характеристиками свай КСАмет.

Принципы расчёта и проектирования

основана на принципе прохождения точечной опоры сквозь слабые слои почвы к плотным несущим пластам.

Нагрузка от дома, таким образом, передаётся прямо на несущее грунтовое основание, чем обеспечивается надёжное и прочное положение строения.

Глубину залегания несущих пластов грунта определяют путём опытного бурения и отбором образцов почвы, с последующим их испытанием. Также этот параметр берут из вертикальной съёмки с привязкой к месту строительства, которая есть в каждом отделении архитектуры местного исполкома.

Путём сбора нагрузок (вес всех конструкций строения, мебели, оборудования различного назначения, максимального количества людей и прочего, снеговая нагрузка) и делением их на общую площадь винтовых свай определяют удельное давление на почву. Оно должно быть меньше сопротивления несущего слоя грунта. Этим соотношением корректируют количество винтовых свай на плане СВФ.

Существуют нормативы отбора типоразмеров свай для строительства различных объектов. Основным показателем является диаметр ствола опоры, который напрямую взаимосвязан с величиной её несущей способности. Для ручной установки свай применяются опоры диаметром от 57 до 133 мм.

Диаметр сваи, мм	Нагрузка, кг	Вид почвы	Строение
57	800	Переувлажнённый грунт	Лёгкие постройки каркасного типа
89	1400	Болотистые и торфяники	Дачные домики, гаражи
108	3500	Все кроме каменистых	Бревенчатые дома (срубы)

Длину сваи рассчитывают исходя из того, что нижний её конец должен погрузиться в несущий слой грунта минимум на 300 мм. К этому добавляют высоту наземной части опоры. Проектом строительства закладывается величина просвета между землёй и обвязкой ВС (ростверком).

Минимальный технологический зазор допустим высотой 150 мм. Сюда следует добавить расстояние до технологических отверстий + 100 мм. В общей сумме это будет оптимальная длина сваи.

Как составить чертеж свайного поля?

После всех расчётов приступают к формированию чертежа расположения ВС на плане строительного участка.

При расстановке опор на приусадебном участке руководствуются следующими правилами:

1. Сваи должны быть установлены во всех углах плана фундаментного основания.
2. Опоры для монолитной плиты под оборудование (печь, котёл и пр.) будут в углах и по периметру через каждые 1,5 м.
3. По осям расположения несущих стен центры свай помещают с промежутком от 1,5 до 2 м., в зависимости от материала ростверка (обвязки). Например, для бруса — 1,5 м, а для швеллера достаточно будет устанавливать опоры каждые 2 – 2,5 м.

Пример исполнительной схемы и план свайно-винтового фундамента:

Сбор нагрузок

Расчет количества свай для фундамента начинается с вычисления нагрузки, которую оказывают на опоры и почву элементы здания — стены, перекрытия, стропильная система, кровля. В расчет принимается собственный вес фундамента, ветровая и снеговая нагрузка, силы морозного пучения. Для расчета веса каркасного дома можно использовать данные из таблицы ниже.

Таблица 1. Вес материалов и конструкций каркасного дома.

Конструктивные элементы, кг/м 2

Стены, утепленные минватой толщиной 100-150 мм

Межкомнатные перегородки (гипсокартон, брус)

Перегородки со звукоизоляцией (гипсокартон, брус, утеплитель)

Чердачное перекрытие по балкам, с обрешеткой и утеплителем

Кровельный пирог (кровельные материалы, обрешетка, гидроизоляция, контробрешетка, утеплитель, стропила), кг/м 2

с керамической черепицей

с битумной черепицей

Вес одной двухлопастной сваи длиной 2,5 м, кг

Временные нагрузки, кг/м 2

полезная (мебель, бытовая техника, сантехника)

снеговая и ветровая

Из таблицы СНиП «Нагрузки и воздействия» с учетом климатического района

Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются с учетом типа крыши, угла наклона скатов. Если угол превышает значение 60 градусов, снеговая нагрузка уменьшается, но увеличивается ветровая. Приведенные в таблице значения являются справочными, для получения расчетных показателей цифры умножают на коэффициент надежности для каждого вида конструкций.

Таблица 2. Коэффициент надежности.

Теплоизоляция, засыпка, бетонная стяжка

изготовленная на стройплощадке

Свайное поле и его устройство

Определение свайному полю дано в строительном словаре:

«ПОЛЕ СВАЙНОЕ – прямоугольный участок территории или акватории, на котором произведена забивка свай по заданной сетке»

Исходя из определения, и в зависимости от размеров строящегося здания, сваи в свайном поле могут располагаться:

• рядами
• в шахматном порядке

При этом, в случае, когда речь идет о забивке небольшого количества свай, как правило, их размещают рядами (в два ряда). Более обширная подошва для ростверка требует шахматного размещения свай.

Сваи забиваются таким образом, чтобы расстояние от крайних осевых линий свай до наружной кромки проектируемого ростверка составляло величину диаметра сваи.

Краткое описании технологии монтажа

Порядок действий следующий:

1. Подготовка участка. Удаляются лишние растения и предметы, производится планировка участка, ели это необходимо.
2. Разметка. С помощью колышков отмечаются центры скважин. Необходимо соблюдать точность и аккуратность измерений, проверять соответствие диагоналей.
3. Бурение скважин. На заданную (или возможную) глубину бурятся скважины, при необходимости делается расширение — пятка.
4. В полости опускаются гильзы — отрезки пластиковых труб, свернутый в трубку рубероид. Они послужат своего рода опалубкой, препятствующей уход воды из бетона в окружающий грунт.
5. Собираются и опускаются в скважины арматурные каркасы. Их длина должна быть такой, чтобы оставалось достаточно для последующего соединения с армпоясом ростверка.
6. В скважины заливают бетон. Его тщательно штыкуют, удаляя пузырьки воздуха. После этого сваи выдерживают до полного застывания (28 дней).
7. Пока сохнет бетон, производят сборку опалубки и арматурного каркаса для ростверка. Порядок действий практически аналогичен методике строительства ленточного фундамента.
8. Когда наступает возможность, производится заливка ростверка. Бетон штыкуют, удаляя воздух, затем накрывают полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки.

После полного затвердения ленты можно переходить к дальнейшему строительству.

Выбор типа свай

Для строительства фундамента чаще всего применяют цельные железобетонные изделия, сечение которых равняется 300 х 300 мм. Такие опоры используют для возведения сооружений таких типов:

1. Много- и малоэтажных зданий.
2. Объектов промышленного типа.

Кроме того, упомянутые опоры приобретают, когда надо усилить свайное основание. Но для сооружения массивных строений в качестве стержней иногда используют изделия сечением 400 х 400 мм. Если пол на свайном фундаменте будет сделан из пиломатериалов, то рекомендуется применять сваи, габариты которых составляют 250 х 250 мм.

Стержни квадратного сечения чаще всего применяют в процессе строительства зданий, размещенных на таких типах почвы:

• пучинистых (грунт, расширяющийся зимой, поэтому он сильно давит на фундамент в холодное время года);
• торфяниках;
• заболоченных и илистых почвах;
• на участках, где грунт подвергается сдвигам в горизонтальном направлении.

Иногда свайное поле строители организовывают из составных изделий, если на участке низкоплотная и влажная почва толщиной свыше 10 см. В этом случае длины сплошных стержней для возведения надежного фундамента попросту не хватит. Мастера делают даже соединенные опоры, которые погружают в почву на 20-метровую глубину.

Подбор типа ЖБ свай

Наиболее востребованным в сфере жилищного строительства типом железобетонных свай являются столбы цельного квадратного сечения 30*30 см. Такие сваи используются для возведения:

• Малоэтажных и многоэтажных зданий;
• Промышленных помещений — ангаров, хранилищ, складов;
• Усиления уже существующих фундаментов на сваях.

Рис: Железобетонные сваи сечением 30*30 см

Важно: при необходимости строительства тяжелых зданий, где от свай требуется максимальная грузонесущая способность, могут применяться столбы сечением 35*35 и 40*40 см. Для возведения легкий сооружений из дерева и пенобетонных блоков — сваи 25*25 см

Сваи квадратного сечения применяются для возведения зданий и сооружений во всех видах почвы, включая:

• Пучинистую почву;
• Почву, склонную к горизонтальным сдвигам;
• Низкоплотный и влагонасыщенный грунт — илистый, заболоченный, торфяники.

В регионах, где уровень сейсмичности не превышает 6 баллов, могут использоваться квадратные сваи с внутренней полостью. За счет экономии расходных материалов при их производстве (бетона и арматуры), такие изделия стоят дешевле сплошных свай.

Рис: Составные железобетонные сваи

Если на площадке присутствует толстый верхний пласт проблемной почвы (свыше 10 м.), и длины цельных свай не хватает для его вскрытия, применяются составные конструкции. Их совокупная длина может доходить до 28 метров за счет стыковки двух отдельных секций в процессе погружения.

Расчёт количества свай

Перед тем, как приступать к монтажу свай, необходимо выполнить ряд предварительных работ. Первым этапом является расчет свайного поля.

Эта процедура представляет собой детальный и математически обоснованный анализ распределения опор на строительной площадке. Он производится в несколько этапов:

1. Проектировщик определяет общую нагрузку, которую создаст возводимое строение на основание.
2. Рассчитывается несущая способность 1 сваи, закладываемой в фундамент.
3. Общая нагрузка разделяется на характеристику одной опоры и таким образом определяется количество необходимых на конкретный объект свай.

При определении совокупной нагрузки, возникающей после возведения здания или сооружения, учитывают характеристики всех строительных материалов, будущее использование сооружения и общую площадь здания, а также отдельных конструктивных элементов.

В разработанных проектными институтами и утвержденных ГОСТах содержатся расчетные показатели нагрузки при эксплуатации каждого типа зданий. Они определены с учетом практического опыта. Для жилых зданий – примерно 150 кг/м 2 ; при промышленном строительстве – 200 кг/м 2 .

Удельный вес 1 м 2 стены

При возведении нескольких этажей важно учитывать этажность и производить расчеты как для каждого этажа в отдельности, так и для всей конструкции в целом. Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Удельный вес 1 м 2 кровли

При расчетах необходимо учитывать регион, где происходит строительство. Для каждого района характерны уникальные средние показатели снежного покрова. При разработке проекта свайного поля обязательно высчитывают нагрузки от давления снежного покрова, исходя из среднестатистических наблюдений для конкретной местности.

Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

Для получения указанных данных необходимо площадь крыши здания умножить на массу снежного покрова. К итоговому результату прибавляют 20% — это дополнительный параметр, называемый коэффициентом надежности.

Проектирование свайного поля требует особого внимания к расчетам. Необходимо достигнуть оптимального сочетания количества опор, их прочности и заглубления

Для этих работ важно иметь точные данные геологических и геодезических предпроектных испытаний

В качестве примера таблица ниже содержит показатели несущей способности грунтов и винтовых свай:

И в конце, после получения всех расчетных данных, переходят к определению числа опор для конкретного проекта. Для этого общую массу делят на несущую способность одной сваи (как упоминалось выше).

Нюансы при возведении фундамента

Перед строительством фундамента необходимо составить план с учетом параметров грунта и нагрузок

Фундамент аккумулирует нагрузки от строения и передает их на грунт под подошвой. Почва воспринимает усилия и в ней появляются деформации от напряжений, если расчетное сопротивление слоев меньше прилагаемой нагрузки.

Иногда увеличение подошвы не помогает противостоять давлению, такие грунты называют слабыми. Нестабильные почвы используют для строительства после повышения несущей способности в результате обработки специальными методами.

План будущего основания составляют после основного чертежа строения. Опоры предусматривают под стенами, делают дополнительные участки под колонны, вертикальные элементы, поэтому контур в плане может быть различной формы.

Фундамент под пристройкой проектируют с учетом привязки к основанию дома. Поддержку столбов или колонн устраивают под каждый конструктив отдельно или в виде лент под несколько элементов сразу.

Это интересно: Использование строительной химии производителя Mapei