Расчет свайного фундамента: количество свай, нагрузки, крена

Расчет свайного фундамента – как рассчитать?

На данной странице мы хотим сравнить разные типы фундаментов и покажем как делается расчет свайного фундамента, а вы уже сами сможете решить какой фундамент вам выгоднее.

Выбор и расчет свайного фундамента логичнее делать исходя из его площади. Если вы строите небольшой дом, то вам дешевле будет сделать ленточный фундамент (монолитный) при условии что грунты твердые.

Если площадь фундамента более 200-300 м 2 то экономически выгоднее будет строить фундамент на сваях, потому что цена свай и работ по их погружению обойдется вам дешевле чем строительство монолита (материалы на опалубку, бетон, рабочая сила).

Свайный фундамент – расчет количества свай

Все расчетные работы по определению количества винтовых свай в фундаменте можно условно разделить на два этапа – вычисление общих нагрузок на фундамент и расчет несущей способности одной сваи в конкретном типе грунта.

Расчет совокупных нагрузок, которые будет испытывать свайный фундамент

Нагрузки, оказываемые на свайное основание дома, определяются исходя из трех основных факторов:

При определении проектной массы постройки учитывается вес стен, кровли, половых и междуэтажных перекрытий. Расчетные данные удельного веса распространенных стройматериалов вы можете увидеть в нижеприведенных таблицах..

Таблица 1.1: Расчетный вес квадратного метра стен

Таблица 1.2: Расчетный вес квадратного метра перекрытий

Таблица 1.3: Расчетный вес квадратного метра кровли

Исходные данные для определения снеговых нагрузок, которые необходимо добавлять к нагрузке от веса дома, можно взять в нормативном документе СНиП № 2.01.07-85 “Нагрузки в воздействия на строительные сооружения” (пункт 5.2).

Важно! Согласно данному документу снеговые нагрузки составляют: в южной части России – 50 кг/м2, в центральной части – 100 кг/м2, в северных регионах – 190 кг/м2.

К полезным нагрузкам на фундамент относится вес мебели, предметов интерьера и людей, проживающих в конкретном здании. Согласно положениям пункта 3.11 СНиП №2.01.07.85, для расчетов фундамента жилых домов необходимо брать усредненную полезную нагрузку в 150 кг на м2.

После вычисления всех вышеуказанных нагрузок данные нужно просуммировать и умножить на коэффициент запаса 1.2

Расчет несущих характеристик сваи на основании грунтовых условий стройплощадки

Несущие способности отдельно взятой сваи невозможно правильно определить в отрыве от несущих характеристик грунта, в который она погружена.

Совет эксперта! Если рассчитывать количество свай без учета характеристик почвы можно столкнуться с ситуацией, когда несущие характеристики винтовой сваи будут превышать возможности сопротивления грунта, что чревато усадками почвы и, как следствие, самого фундамента под неравномерно распределенным весом здания.

Для определения несущих свойств почвы необходимо проводить геодезические исследования строительного участка. Если возможность их выполнения отсутствует, нужно определить тип грунта и сопоставить его с несущими характеристиками разных типов почвы, которые представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4: Несущие характеристики разных видов грунтов (кг/см2)

На основании результатов геодезии строительного участка производится определение несущей характеристики винтовых свай. Все расчеты выполняются согласно требованиям СНиП №2.02.03-85 “Свайные фундаменты”.

Для примера приводим таблицу несущих характеристик широко используемой в индивидуальном строительстве винтовой сваи 89*300 мм (диаметр ствола – 89 мм, лопастей – 300 мм)

Таблица 1.5: Несущие характеристики сваи 89*300 в зависимости от типа грунта и глубины погружения

Зная совокупные нагрузки, оказываемые зданием на фундамент, и несущие характеристики одной винтовой сваи можно определить требуемое количество свай в основании дома.

В качестве примера приводим расчет количества свай под двухэтажный дом из бруса площадью 10*8 метров, масса которого составляет 43,92 тонн:

• Определяем полезную нагрузку на один этаж здания: 10*8*0.15 = 12 тонн, общая полезная нагрузка с учетом двух этажей составит 24 тонны;
• Определяем снеговую нагрузку (здание строится в северной широте России, где номинальная расчетная масса снежного покрова составляет 190 кг/м2): 10*8*0,19= 15.2 тонны;
• Рассчитываем общую нагрузку на фундамент учитывая коэффициент запаса: (43,92+24+15,2)*1,2 = 99,75 тонн;
• Делим общую нагрузку на несущую способность одной винтовой сваи 89*300 мм. в мягкопластичной лессовой почве (при глубине погружения в 2,5 метра): 99,75/3,6 = 28

Итого расчет показал, что для строительства фундамента необходимо использовать 28 винтовых свай.

Рис: Винтовая свая 89*300

Стоимость фундамента под ключ

Цена возведения фундамента «под ключ» складывается из

• стоимости материала
• транспортировки техники (если необходимо)
• работ по погружению свай
• установки ростверка

Можно обозначить общий порядок цен, конкретные случаи всегда считаются отдельно.

От чего зависит цена

Определяющими факторами являются условия работы и объем: характер грунта, размер объекта, его удаленность.

От характера грунта зависит:

От объёма работ:

• Количество свай
• Тип ростверка (монтаж монолитного бетонного покрытия гораздо дороже по цене и дольше по срокам)
• Тип и количество единиц используемого оборудования

От удаленности объекта зависит километраж перебазировки техники.

Расчет ростверка свайного фундамента

Ростверк – ключевой составной элемент свайно-винтового фундамента, который объединяет отдельно стоящий стволы в монолитную систему и способствует равномерному распределению нагрузки, передающейся от веса здания на грунт.

Совет эксперта! В отличие от определения количества свай, расчет ростверка должен выполняться исключительно специалистами занимающимися проектированиям фундаментов, поскольку самостоятельно учесть все факторы, влияющие на обвязку основания крайне сложно.

Рис: Варианты ростверков для обвязки винтовых свай

Расчеты выполняются по двум группам предельных состояний ростверка. К первой группе относится:

• Нормативная прочность материала (железобетона, бруса, двутавровой балки либо швеллера), которыми используются для обвязки фундамента;
• Несущие характеристики грунта, в который погружены сваи; опорных столбов.

К второй группе предельных состояний относится:

• Нормативная усадка свай под воздействием вертикальных нагрузок от массы здания;
• Возможность смещения либо крена свай под воздействием горизонтальных нагрузок, оказываемых на опоры в результате сдвигов грунта;
• При обустройстве железобетонных ростверков дополнительно рассчитывается фактор появления трещин и их влияние на прочность обвязки.

Совет эксперта! Расчеты ведутся согласно требованиям СНиП 2.03.01-84 “Пособие по проектированию ростверков под свайные фундаменты”.

Ключевым этапом расчетов является определение устойчивости ростверка к изгибающим воздействиям, которая вычисляется для каждой отдельной грани обвязки индивидуально. Для этого используются формулы:

• Мхі и Муі – момент изгибающей силы на сечениях ростверка;
• Fі – проектная нагрузка на свайную опору;
• хі и уі – расстояние от оси сваи до рассчитываемого сечения ростверка.

На основании расчетных данных определяются размеры ростверка и высота его поднятия над почвой. При обустройстве монолитного железобетонного ростверка за минимальную ширину ленты принято брать 40 сантиметров, высота ленты должна составлять не менее 30 сантиметров.

Для формирования железобетонной обвязки необходимо использовать бетон марок М200 и М150, вся конструкция в обязательном порядке должна укрепляться каркасом из арматурных стержней класса А2 и А3 диаметром от 10 мм.

Расчет фундамента для частного строительства

В зависимости от грунта и пожеланий клиента для загородной застройки (загородных домов, коттеджей) могут применяться фундаменты на забивных и винтовых сваях.

На примере брусового дома:

Примерная стоимость одной сваи D=10,8 см с толщиной стенки 4 мм и диаметром лопасти 30 см при длине ствола 3 м – 1800 рублей.

Для закладки фундамента 6 на 9 метров потребуется 12 свай. Минимальная стоимость материала – 21600 р.

Погружение – 350 р. за погонный метр. 12 свай – 12600 р.

Дополнительные затраты:

• Оголовок для монтажа обвязки – 200, всего 2400.
• При использовании сварных наконечников для свай – 500 р. на 12 – 6 тыс.
• Усиленная лопасть для сваи – 450, всего 5400.

ИТОГО:

Монтаж фундамента обойдется от 48 тыс. рублей. Сюда еще следует добавить использование крана (2000 руб. в час), доставку материала (зависит от километража), срочность (наличие/отсутствие сверхурочных часов работы).

Исходя из полученной суммы в 48 тысяч рублей можно смело утверждать, что свайно-винтовой фундамент является одним из самых экономичных видов оснований для индивидуального строительства. Одни только затраты на расходные материалы (бетон, арматуру, уплотняющую подушку) при обустройстве ленточного фундамента глубокого заложения полностью перекроют совокупную стоимость свайного основания.

При этом в отличие от любых железобетонных фундаментов, после заливки которых нужно выжидать 28-30 дней, необходимых для набора бетоном проектной прочности, при обустройстве свайно-винтового фундамента к дальнейшим строительным работам можно приступать уже на следующий день после погружения свай.

Преимущества винтовых свайных фундаментов:

• Быстрота монтажа
• Возможность использования на слабом грунте
• Отсутствие вибрации при погружении свай
• Возможность неоднократного использования свай

• Не подходят для использования на скалистых или твердых известковых грунтах
• Коррозия (если сваи дешёвые и не покрыты антикоррозийным покрытием)
• Малая несущая способность свай (для тяжелых многоэтажных домов не подойдет)

Расчет фундамента на забивных сваях

Примерная стоимость одной железобетонной сваи 30 на 30 см при длине до 12 м – 730 р. за метр.

При длине сваи 3 метра 20 свай обойдется в 43 800 р.

Забивка 1 погонного метра сваи – 425 р.

Всего: 20 на 3 на 425 – 25 500 р.

Стоимость перебазировки сваебойного оборудования – 20 тыс. рублей.

ИТОГО:

Минимальная стоимость – 89 300 без монтажа ростверка.

Важно! Чтобы узнать актуальные цены, воспользуйтесь калькулятором на сайте: Калькулятор

Цена ростверка зависит от стоимости материала (брус, армированный бетон), трудозатрат, использования техники.

Преимущества забивных свайных фундаментов:

• Неограниченная несущая способность
• Неподверженность коррозии
• Подходят для любого грунта

• Требуется спецтехника
• Вибрация
• Энергоемкость работ
• При установке бетонных ростверков – длительные сроки

Расчет стоимости буронабивных свай

Для тяжелых конструкций, промышленных корпусов и многоэтажных зданий используются железобетонные свайные фундаменты. Небольшие промышленные объекты могут возводиться на винтовых фундаментах.

Цена буронабивной сваи – от 23 тыс. за кубический метр.

Для монтажа фундамента одноэтажного промышленного корпуса весом 100 тонн потребуется 50 свай диаметром 25 см и глубиной 2 м.

ИТОГО : 575 тыс. рублей – Сюда входит стоимость бетона, арматуры, бурения и бетонирования.

Ростверк

Цена материала монолитного ростверка:

• Бетон марки 100 – 2 тыс. руб. за кубометр.
• Арматура – 25 тыс. за тонну.
• Опалубка – от 2 тыс. руб. за кв. метр – покупка, от 450 – аренда.

Ленточный монолитный ростверк (материал вместе с работой) оценивается в среднем от 3 тыс. р. за погонный метр.

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.

Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

• нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
• нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Расчет сваи

На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:

• шаг свай;
• длина сваи до края ростверка;
• сечение.

Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.

Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.

Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:

• P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
• R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
• S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
• u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
• fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
• li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
• 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.

Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.

При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.

Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

• B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
• М — масса здания без учета веса свай;
• L — длина обвязки;
• R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

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.

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 свайного фундамента

Время чтения: 15 минут Интересно, но нет времени читать?

В статье мы расскажем об ошибках, которые чаще всего допускают при самостоятельном расчете свайных фундаментов объектов малоэтажного строительства, и о том, как этого избежать.

Содержание статьи:

1. Часто встречающиеся ошибки проектирования фундаментов из винтовых свай

Вот те ошибки, которые чаще всего встречаются в проектах свайных фундаментов, разработанных своими силами:

• неучет конструктивных особенностей строения при сборе нагрузок;
• неумение верно посчитать нагрузки (часто в расчет берется только вес самого строения);
• выполнение расчетов в отсутствие информации о грунтовых условиях участка предполагаемого строительства (степень коррозионной агрессивности, физико-механические характеристики грунтов и т.д.).

Иногда неточности в расчетах возникают из-за неверного учета ландшафта или планировки участка (например, оказывается не соблюдена минимальная высота цоколя).

Итог – неверная оценка несущей способности конструкции и степени воздействия среды на фундамент, что часто приводит к просадке, ускоренному развитию коррозионных и гнилостных процессов.

Данный материал был разработан специально для того, чтобы вы могли избежать подобных проблем. Однако важно понимать, что приведенный в статье расчет, несмотря на всю свою универсальность (основан на типовых решениях и данных, подкрепленных многолетним практическим опытом), является условным, так как в нем используются усредненные показатели, которые могут меняться в зависимости от типа строения и региона строительства. Более того, в связи с тем, что назначение винтовых свай невозможно без точной информации о грунтовых условиях площадки строительства, в части определения их параметров и количества мы ограничились только общими рекомендациями.

Отдельно стоит сказать о том, что материал ориентирован на сферу индивидуального жилищного строительства и не учитывает особенности проектирования технически сложных объектов.

2. Грунтовые условия на участке: инженерно-геологические изыскания, пробное завинчивание или скоростные исследования грунтов?

Важнейший этап, который обязательно должен предшествовать проектированию фундамента из винтовых свай – изучение грунтовых условий участка предполагаемого строительства.

Традиционно для исследования грунтов на площадке применяется комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ). Однако этот комплекс процедур не лишен недостатков, главный из которых – значительная стоимость. Для удешевления необходимо уменьшить количество скважин и объем лабораторных работ, что неизбежно приведет к опасности недостаточного изучения площадки строительства. В результате данный метод, даже несмотря на относительно высокую точность результатов, почти не применяется в малоэтажном строительстве.

Куда большей популярностью сегодня пользуется пробное завинчивание, которое привлекает многих своей невысокой ценой. Однако нужно понимать, что полученные таким образом данные практически невозможно интерпретировать, они субъективны, а потому не вызывают доверия.

Причина кроется в том, что пробное завинчивание не является методом исследования грунта. Применяющие данный метод руководствуются единственным принципом: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». При этом не учитывается ни зависимость результатов от времени года, в которое производится завинчивание, ни возможное наличие в основании линз более прочных грунтов, которое может вызвать «ложный отказ». Кроме того, данная процедура не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей.

Учитывая эти факты, компания «ГлавФундамент» провела многочисленные исследования в области изучения грунтов, на основании результатов которых разработала наиболее эффективные и скоростные методики, внедренные впоследствии в качестве обязательных процедур:

• геолого-литологические исследования (ГЛИ);
• геотехнические исследования (ГТИ);
• измерение коррозионной агрессивности грунтов (КАГ).

К примеру, методика динамического зондирования, разработанная на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» и применяемая в рамках проведения геотехнических исследований, позволяет определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента, а также обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

По результатам измерений коррозионной агрессивности грунта подбираются толщины ствола и лопасти, марка стали винтовой сваи, обеспечивающие соответствие срока службы строения требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.

Подробнее о скоростных методах исследования грунтовых условий площадки строительства в статье «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов».

3. Сбор нагрузок

В первую очередь для расчета фундамента необходимо выполнить сбор всех нагрузок, которые будут воздействовать на него. Они бывают постоянные P_d и временные (длительные P_l, кратковременные P_t, особые P_s).

Постоянные P_d – вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

Длительные P_l – вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

Кратковременные P_t – воздействия от людей, животных, оборудования на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

Особые P_s – сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Обратите внимание, что в этом расчете будут учтены только те виды воздействий, которые имеют принципиальное значение при расчете фундамента из винтовых свай.

3.1. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Для расчета веса строения достаточно знать удельный вес материалов, которые будут использованы при его строительстве и их предполагаемые объемы. Это не требует каких-то специальных знаний и навыков. Можно попробовать запросить нужные данные у поставщика стройматериалов.

Мы при выполнении расчетов будем использовать справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома (стен, перекрытий, кровли), приведенные в таблице 1.

Таблица 1 – Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарной черепицы

При самостоятельном выполнении расчетов стоит учитывать, что согласно п. 7.1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» расчетное значение нагрузки следует определять, как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 2 – Таб. 8.2. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γ_f

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним необходимые расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м.

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/ м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен: S крыши х удельный вес 1 м 2

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен: S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Таким образом, нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

Какие формулы используют, чтобы рассчитать свайный фундамент и онлайн-сервисы для вычисления

Инженерные расчеты – необходимый этап при проектировании силовой конструкции для строительства сооружений промышленного и жилищного назначения.

Только грамотное сопоставление исходных условий с проектными нагрузками позволит рассчитать параметры и количество свай для фундамента, которые станут надежной опорой для нового здания.

Параметры для расчета основания

Перед началом расчетов основания необходимо проанализировать геологические и климатические условия на участке.

При дальнейшем понадобятся такие сведения:

• тип грунта, а также его химический состав, физико-механические свойства, влажность;
• глубина промерзания земельных масс и уровень подземных источников под опорной площадью;
• риски подтопления, оползней и т.п.;
• карта участка, где отображены особенности ландшафта, а также линии инженерных коммуникаций.
• среднее количество осадков в регионе.

Полученные сведения послужат базой для расчетов свайного фундамента, которые подробно изложены в сводах правил из СНиП 52-01-2003 (редакции 2018 г.), №3.03.01-87, №2.02.03-85.

Вычисления проводят с целью определения таких параметров, как:

• глубина закладки основания;
• количество свай и оптимальный шаг между ними;
• вес конструкции, который давит на фундамент;
• допустимая нагрузка на силовые элементы;
• сопротивление почвы.

1. площадь перекрытий;
2. высоту этажей, толщину стен;
3. используемые строительные материалы.

Все допустимые и поправочные коэффициенты берутся из вышеуказанных СНиП.

От чего зависит шаг?

Расстояние между ближайшими опорными элементами рассчитывается индивидуально, исходя из количества свай, их диаметра, схемы свайного поля, а также особенностей конструкции. Количества опор, а также их параметры выбирают, учитывая проектные нагрузки и несущую способность грунта.

Популярные схемы свайного поля:

• одинарные сваи – расставляют по углам конструкции и в местах, где на грунт действуют максимальные нагрузки;
• ленточное размещение – сваи устраивают по периметру на минимальном расстоянии;
• кустарное расположение – группы из нескольких опорных элементов расставляют в максимально нагруженных местах, при этом шаг не имеет значения;
• сплошное свайное поле – опорные столбы с шагом в 1 м расположены по всему периметру конструкции.

Выбору шага конструкторы уделяют особое внимание, потому что при слишком большом расстоянии между силовыми элементами сооружение может просесть. Нецелесообразно короткий шаг приводит к перерасходу трудовых и материальных затрат.

Оптимальное расстояние

Оптимальный диапазон варьируется в пределах от 1,5 до 3 м. Значение минимально возможного шага регламентируется нормативными требованиями и равно трем диаметрам опоры. Максимальный шаг принимается равным 6 диаметрам сваи.

Исключения могут составлять такие ситуации:

1. Шаг равен 1,5 диаметра, если опоры устанавливают группами и под углом.
2. Стройка ведется на участке с большим уклоном, тогда расстояние выбирается по минимально допустимым.
3. По проекту фундамент будет опираться на стабильные и высокоплотные породы, тогда шаг можно увеличить до 4Ø.

Как определить количество материала для частного дома?

Чтобы определить потребность в количестве опор для силовой конструкции, необходимо суммарные проектные нагрузки разделить на грузоподъемность одной сваи. Принципы вычислений и табличные коэффициенты изложены в СНиП № 2.02.03-85.

Расчет несущей способности отдельной опоры

Несущую способность силового элемента находят по формуле:

• Y_c – показатель условий работы;
• Y_cr – коэффициент, который учитывает сопротивление почвы нагрузкам;
• R– расчетное сопротивление грунта под площадью подошвы;
• D – диаметр силового элемента;
• P – периметр сечения одной сваи;
• Y_cri – показатель, отражающий давление грунта на стенку сваи;
• F_i – сопротивление почвы относительно поверхности силового элемента;
• L – длина сваи.

Удостовериться в несущей способности отдельного конструктивного элемента относительно проектных условий можно по условию:

1. N – расчетная нагрузка на одиночную опору;
2. γ_n –коэффициент надежности исходя из класса ответственности сооружения (определяется ГОСТ 27751);

γ_cd –коэффициент надежности по грунту, который равен:

• 1,2 – если грузоподъемность сваи определена методом полевых испытаний при передаче статистических нагрузок;
• 1,25 – если показатель F найден по результатам динамических испытаний с учетом упругих деформаций почвы;
• 1,4 – если грузоподъемность определена расчетным путем с использованием свода правил из СНиП, а также табличных коэффициентов;
• 1,5 – если допустимая нагрузка на опору определена с помощью компьютерных программ.

Вычисление расчетной нагрузки

Для самостоятельных расчетов выбирают формулу для расчета предельной нагрузки на опору, исходя из типа фундамента:

D – диаметр сваи;

Y_cf — коэффициент условий действия почвы на боковые поверхности опоры;

H_i – толщина почвы, которая контактирует с поверхностью сваи;

c_1 – коэффициент линейности или удельного сцепления для различных грунтов;

y_1 – удельный вес грунта выше винтовой части;

h_1 – размер подземной части сваи;

h – общая длина стержня;

Расчет нагрузки от конструкции здания

Чтобы определить нагрузку, которую по плану будет передавать сооружение на грунт через фундамент, необходимо найти общую массу дома и умножить значение на коэффициент запаса надежности (1,1–1,25).

Чтобы найти вес здания, необходимо знать:

• площадь всех стен и перекрытий;
• тип кровли и ее размеры;
• удельный вес использованного строительного материала;
• полезную нагрузку, которые могут оказывать люди и предметы интерьера (для жилых сооружений принимается равной 150 кг/м 2 );
• массу снежного покрова (усредненный показатель по региону).

Когда найдены показатели веса для кровли, стен, перекрытий, мебели и людей, а также определена нагрузка снежного покрова, значения складываются. Результат расчетов позволит определить количество опор и удостовериться в правильности выбранных параметров.

Подсчет требуемого количества материала

Определение количества силовых элементов сводится к делению веса конструкции на грузоподъемность одной сваи.

Производители опор в технической документации указывают предельные нагрузки, которые можно использовать для предварительно подбора количества элементов.

В задачи конструктора входит сопоставление характеристик сваи с заданными условиями по формулам для нахождения несущей способности опор, которые приведены в вышеизложенном материале. Только так можно быть уверенным в достоверности расчетов.

Зная количество опорных элементов, можно убедиться в правильности выбранной схемы, для этого нужно:

1. Общий вес конструкции (дома и фундамента) разделить на опорную площадь.
2. Второй показатель находят, исходя из формы сечения и количества свай. Например, для изделий с круглым сечением используют классическую формулу .

Зная какое давление оказывает конструкция на квадратный сантиметр грунта, сравнивают полученное значение с известным расчетным сопротивлением грунта (R) из СНиП 2.02.01-83. Если вес конструкции не превышает значение R_0, то считают, что количество свай было определено правильно. В противном случае увеличивают количество опор или выбирают изделия с большей площадью сечения.

Глубина установки опор и шаг между ними

Свайный фундамент заглубляют в почву ниже точки промерзания (d_f), которую можно взять из справочников, но целесообразнее рассчитать самостоятельно по формуле:

1. T – среднемесячная минусовая температура за всю зиму в регионе;
2. d_0 – коэффициент, который выбирают по типу грунта:
   • 0,23 – глинистые почвы;
   • 0,28 – пылеватые пески;
   • 0,30 – пески средней фракции;
   • 0,34 – гравий и крупнообломочные породы.

Последним шагом в ходе инженерных расчетов остается окончательно выбрать шаг между опорными элементами.

Опоры размещают по плану, придерживаясь оптимального расстояния 1,5–2,5 м, уделяя особое внимание местам, где конструкция оказывает максимальное давление на почву, а именно:

• по углам конструкции;
• у входной группы;
• под несущими стенами;
• под действующими печами и каминами;
• под тяжелым оборудованием и т.д.

Получение данных с помощью онлайн-калькуляторов

Поскольку расчет силовой конструкции – достаточно трудоемкий процесс, то частично можно упростить задачу, воспользовавшись специализированными сервисами и онлайн-калькуляторами.

Среди всех существующих сайтов большей популярностью пользуются следующие порталы:

1. moi-domostroi.ru – простой калькулятор веса дома. Для расчета понадобится знать форму дома, размеры всех конструктивных элементов, виды строительных материалов, тип крыши, уточнить регион. – сервис для определения количества опорных элементов. Позволяет узнать потребность в бетоне и арматуре, зная параметры сваи. – сервис для определения потребности в сваях, исходя из особенностей конструкции и типа грунта.

Все представленные в свободном доступе программы используют усредненные условия и приблизительные коэффициенты, поэтому результаты таких вычислений могут быть использованы только для предварительного планирования.

Полезное видео

Видео-рекомендации по расчетам от экспертов:

Заключение

Чтобы грамотно провести расчет фундамента, инженеру требуются прикладные навыки и понимание технологии закладки свайного фундамента.

Требования к вычислениям подробно изложены в нормативных документах и отражают, кроме приведенных в статье формул, анализ рисков на осадку и деформации в зависимости от типа почвы и модели основания, а также другие нюансы строительства.

Самостоятельно заниматься инженерными расчетами допускается в том случае, если планируется возведение легковесной постройки, либо сооружения II или III степеней ответственности. В противном случае стоит проектирование свайного фундамента доверить профессиональной компании, которая имеет для этого все лицензии.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Фундаменты являются крайне ответственной частью любого здания. Появятся ли трещины на стенах, будет ли дом проседать со временем — все это зависит от того, насколько грамотно подобраны размеры и материалы для опорной части. Чтобы правильно запроектировать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется выполнить его расчет по несущей способности.

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»).

Совет! Для упрощения задачи снеговую нагрузку можно назначать по специальной карте или таблице. То есть без выполнения сложного расчета.

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.

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);

u — периметр сваи;

fin — сопротивление почвы на боковой поверхности буронабивного свайного фундамента, найденное по табл. 2;

li — толщина слоя грунта, который оказывает сопротивление боковой поверхности;

0,7 и 0,8 — коэффициенты, которые учитывают однородность грунта и условия работы сваи.

Для сваи круглого сечения площадь находится через диаметр или радиус: S = 3,14*D 2 /4 = 3,14*r 2 /2. Здесь D и r — это диаметр и радиус соответственно.

Чтобы рассчитать расстояние между элементами фундамента требуется воспользоваться следующей формулой:

l — расстояние между сваями буронабивного фундамента;

P — несущая способность одной сваи, найденная ранее;

Q -нагрузка на погонный метр фундамента (масса дома делить на длину ростверка).

Совет! Перед началом расчета необходимо ознакомиться с СП «Свайные фундаменты». Минимальный диаметр свайного основания при длине элемента менее 3 метров составляет 30 см. Чтобы найти наиболее рациональное решение рекомендуется рассмотреть 2-3 варианта геометрических размеров свай. Для каждого случая находят расстояние между опорами и оценивают затраты на строительство. Выбирают наиболее экономичный вариант.

Подробный расчет расстояния между сваями с рассмотрением нескольких примеров может занять много времени. Но здесь перед будущим владельцем дома стоит выбор, что экономить: время или деньги.

Армирование буронабивной сваи

Рабочая арматура располагается вертикально вдоль сваи. В качестве нее используют пруты класса А400 (Аlll) диаметром 10-16 мм. Поперечную обвязку изготавливают из гладкой арматуры А240 (Al) диаметром 6-8 мм. В каждой свае должно быть не менее четырех рабочих вертикальных прутка.

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

• одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
• размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
• кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
• грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м 2 .

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м 3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

Расчет свай

Вариант расчета сваи 1.

Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м2*0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *3 м (длина сваи)) = 16,93 т.

u = 3,14*D = 3,14*0,4 = 1,26 м, где D — диаметр сваи.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (16,93 т)/(7,36 т/м) = 2,3 м. Шаг достаточно большой, можно уменьшить длину сваи до 2м.

Вариант расчета сваи 2.

В расчетах для предыдущего случая требуется заменить всего одно значение. Несущая способность одной сваи = P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li) = (0,7*72 т/м 2 *0,126 м2) + (1,26 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 13,41 т.

Расстояние между сваями = l = P/Q = (13,41 т)/(7,36 т/м) = 1,82 м.

Вариант расчета сваи 3.

Рассмотрим еще один вариант с диаметром сваи 50 см и длиной 2 м.

S = 3,14*0,52/4 = 0,196 м 2 ;

u = 3,14*D = 3,14*0,5 = 1,57 м.

Максимальное нагружение одной сваи = P = (0,7*72 т/м2*0,196 м 2 ) + (1,57 м*0,8 *3,5 т/м 2 *2 м (длина сваи)) = 18,67 т.

Расстояние между опорами = l = P/Q = (18,67 т)/(7,36 т/м) = 2,54 м.

Рекомендуется выбирать шаг свай приближенный к 2 м. В рассматриваемом случае оптимальным станет 2 вариант с фундаментами небольшого сечения и длины. Для более точного результата можно рассчитать расход материала во всех случаях и сравнить его.

Поскольку планируется строительство тяжелого кирпичного дома, в качестве рабочего армирования назначаем пруты побольше, диаметром 14 мм. Для изготовления поперечных хомутов используется арматура 8 мм.

Расчет железобетонного ростверка
Из массы дома, использованной при предыдущих вычислениях, необходимо вычесть массу свай. Получаем нагрузку в 208800 кг = 209 т.

Ширина ростверка = В = М/L*R = 209 т/ (32 м*72 т/м 2 ) = 0,1 м. Требуемая ширина ростверка меньше ширины стены здания. Назначаем величину конструктивно 0,4 м. Свесы стены с ростверка не должны быть слишком большими, максимальное значение 0,04м. Высоту ростверка также выбираем конструктивно 0,5 м. Остается назначить армирование:

• Рабочее принимается 0,001*0,6 м *0,5 м = 0,0003 м2 = 3 см 2 . По сортаменту подходят 4 стержня диаметром 10 мм, но по требованиям СП минимальное значение при длине стороны ростверка 6 м — 12 мм. Принимаем 4 прута диаметром 12 мм (два сверху и два снизу).
• Поперечное армирование диаметром 6 мм.
• Вертикальное армирование диаметром 6 мм (поскольку высота ленты менее 0,8 м).

Выполнение расчета позволит оптимально использовать материалы и рабочую силу на строительной площадке.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Особенности расчета свайного фундамента дома

Эскиз составляющих элементов свайного фундамента с роствертком

Свайно-ростверковые фундаменты пользуются заслуженной популярностью среди тех частных застройщиков, которые хотят возвести качественное основание в максимально сжатые сроки на ландшафте сложной структуры. Ведь ростверк может быть незаглубленным или малозаглубленным, а это существенная экономия средств на его возведение.

Но, существует проблема правильного расчета необходимого количества несущих конструкций, их типа и шага установки, поэтому перед возведением нужно сделать полный сбор информации.

Также, сначала проводится проектирование фундамента с учетом характеристик будущего здания, ведь от того, сколько будет установлено свай, зависит конечная стоимость возведения дома, а уже затем проводится расчет свайного фундамента.

Какую информацию нужно предварительно собрать?

1. Получить подробную информацию о состоянии грунтов, высоте залегания водных горизонтов и степени подвижности отдельных пластов.
2. Разработать проект будущего дома с учетом используемых строительных материалов, дополнительно предусмотреть погрешность на мебель и другие материалы.
3. Рассчитать, сколько нужно по массе всех строительных материалов для постройки дома.
4. Уточнить глубину залегания прочных слоев породы и степень их пучения.
5. Подобрать оптимальный тип свай и характеристики ростверка.
6. Посчитать допустимую нагрузку на единицу площади грунта, а также допустимое количество несущих конструкций.

Как правило, проектирование таких фундаментов предусматривает сбор всей информации о будущем здании и строительной площадке. Это сложные инженерные расчеты, делать которые должен профессиональный строитель с опытом работы в такой сфере.

Также, учитывая открытую площадку между домом и грунтом, крен конструкции под воздействием ветра неизбежен, и его обязательно нужно учитывать.

При расчетах таких фундаментов также иногда учитывается, сколько и каких нужно гидроизоляционных материалов для защиты основания. Проектирование и расчет этого фундамента состоит с нескольких ключевых этапов:

• выбор оптимального диаметра используемых свай;
• расчет максимально допустимой длины конструкции;
• расчет минимального количества материалов, на которых будет расположен ростверк;
• расчет несущей способности буронабивных свай как альтернативы фабричным;
• расчет и выбор ростверка.

На этапе проектирования нужно сразу определиться, какой тип конструкции будет использоваться. Ведь от их характеристик зависит максимально возможное количество конструкций, их допустимый диаметр и технология возведения.

Выбор оптимального диаметра конструкции

Способы применения свай для фундамента различного диаметра

Понятно, что каждый тип рассчитан на свою допустимую нагрузку, поэтому в некоторых случаях профессионалы считают диаметр самостоятельно и подгоняют под заводские нормы. Итак, сейчас на рынке строительных материалов можно заказать конструкции с диаметром 57, 76, 89 и 108 мм. Подбираются они по некоторым правилам:

1. Диаметр 57 мм рассчитан на небольшую нагрузку, поэтому часто используется для возведения фундаментов для заборов, сараев, других хозяйственных построек небольшой массы.
2. Диаметр 76 мм рассчитан на максимальную нагрузку до 3 тонн, поэтому используется для строительства легких хозяйственных построек.
3. Диаметр 89 мм уже отличается большей несущей способностью, выдерживает нагрузку до 5 тонн на единицу, поэтому оптимален для возведения жилых одноэтажных каркасных зданий.

А вот диаметр 108 мм уже способен нести на себе каркасные жилые здания с несколькими этажами. Только возводить их нужно из относительно легких строительных материалов, ведь допустимая нагрузка на одну сваю составляет до 7 тонн.

Выбираем оптимальную длину

При проектировании свайных фундаментов нужно помнить, что длина несущих элементов должна быть достаточной, чтобы достичь глубины промерзания почвы и упереться в прочные слои грунта. Ведь, если будут допущены ошибки в проектировании, тогда возникает проседание отдельного угла дома с дальнейшим его разрушением. Поэтому, длина конструкции выбирается с учетом некоторых важных факторов

Плотность грунта

Таблица плотности грунта для расчета свайного фундамента

Если грунты сыпучие и не способны выдерживать большие нагрузки, тогда сваи опускаются до глубины промерзания или достижения прочных почв. На строительной площадке нужно проводить подробные геодезические исследования, провести сбор данных о состоянии почвы и уровня грунтовых вод. Делается это методом глубинного керна или вручную с помощью лопаты.

Если под слоем залегают прочные почвы типа глины или песка, тогда нужно использовать сваи длиной до 2,5 метра. Если под слоем плодородной почвы есть породы низкой плотности, тогда с помощью садового бура делается скважина до уровня залегания прочных пород и по глубине скважины рассчитывается длина несущих элементов.

Перепад высот на участке

Пример расчета высоты свайного фундамента с перепадом высоты на участке

Как правило, при возведении таких фундаментов редко когда делают выравнивание участка по единой плоскости из-за больших финансовых расходов.

Тогда делают скважину в самом низком месте будущего фундамента и в самом высоком, затем рассчитывают длину скважины в обоих местах. Понятно, что далеко не всегда уровень прочных пород будет одинаковым на различных отметках, поэтому бурение проводится в нескольких местах.

В результате получается полноценный проект выбора оптимальной длины основания для дома с учетом типа грунта и высоты на участке. Устанавливать сваи одинаковой длины в таких случаях запрещено, в противном случае возникнет крен в сторону меньшего сопротивления почвы.

Расчет необходимого количества несущих конструкций

Определение расположения и количества свай фундамента дома

Выбор оптимального количества свай делается с учетом возможного крена, а также размеров и массы строения. Средние расстояния могут быть следующими:

• для домов малой массы (каркасных, деревянных ли бревенчатых) расстояние принимается не более 3 метров;
• для газобетонных, пенобетонных или аналогичных по массе домов – не более 2 метров;
• для заборов – 3,5 метра;
• для больших массивных зданий из кирпича, натурального камня и других строительных материалов проводится дополнительный расчет допустимой нагрузки сооружения на единицу площади грунта.

Итак, чтобы посчитать необходимое количество свай для проектируемого дома, нужно сделать сбор следующей информации:

1. Сделать или составить план дома, желательно с крышей и несущими перегородками.
2. Установить несущие сваи по углам здания и на перекрестках несущих стен.
3. Посчитать, какая масса здания будет расчетной, затем подобрать тип сваи с учетом материала и диаметра конструкции.
4. Между угловыми сваями и промежуточными запроектировать дополнительные опоры с учетом допустимой длины конструкции и массы здания.
5. Внутреннее пространство заполнить опорами с учетом расстояния между ними в пределах 2−2,5 метра.

Когда будет готов эскизный проект расположения свай, можно уже и посчитать суммарное количество необходимых опор.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Таблица с указанием несущей способности буронабивных свай на различных грунтах

Далеко не всегда фабричные сваи оправдывают себя, если учитывать финансовые расходы на транспортную доставку. В таких случаях часто используют буронабивные или инъекционные сваи, ведь их можно сделать прямо на строительной площадке.

Глубина залегания таких свай зависит от глубины расположения прочных слоев почвы, а их количество может быть значительно меньшим, чем для винтовых свай.

Количество и сечение таких конструкций определяется с учетом несущей способности каждой сваи отдельно, а также массы здания в целом. Также учитывается сопротивление самого грунта, как горизонтального, так и вертикального. Для сваи длиной в 3, метра несущую способность можно рассчитать по формуле:

P = 0,7 х RнхF + 0,8 х U х fin х li, где:

• P − несущая способность несущих элементов;
• 0,7− коэффициент грунта;
• Rн− сопротивление грунта под нижним концом конструкции (справочные материалы);
• F − площадь опирания, м 2 ;
• 0,8− коэффициент условий работы
• U – периметр в метрах;
• fin – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности несущим элементам, т/м 2 (определяется по таблицам);
• li – высота слоя грунта в зоне соприкосновения с фундаментом в метрах.

Расчет ростверка

Схематическое отображение соединения свай фундамента с роствертком

Конструкция свайно-ростверковых фундаментов подразумевает установку специальной подушки, на которой уже монтируются несущие стены. Этот ростверк равномерно распределяет нагрузку от здания на все опоры одновременно и проектируется отдельно.

Ростверк – это бетонная, железобетонная или сборная лента, жестко соединенная методом армирования со сваями. Она распределяет массу по всем сваям одновременно, поэтому нужно обязательно рассчитать его размеры и габариты.

Тут используются специальные расчеты, найти их можно в специальной литературе, а профессиональные проектировщики делают их обязательно, ведь от этого зависит количество установленных свай.

Для соединения свай и обеспечения дополнительной жесткости ростверк дополнительно армируют стальными прутьями диаметром 12 мм в различных направлениях. Арматуру нужно полностью спрятать в бетон, чтобы не допустить распространения коррозии. Рассчитать, сколько и какой арматуры нужно использовать, можно по готовым формулам или с учетом поясности ростверка.