Как рассчитать фундамент на винтовых сваях: Как выполнить расчет количества свай для свайно-винтового фундамента

Как выполнить расчет количества свай для свайно-винтового фундамента

Чтобы понять, как сделать расчет количества винтовых свай для дома, можно использовать калькулятор расчета свайного фундамента или рассмотреть пример, приведенный для каркасного дома. Характеристики здания:

• Один этаж с мансардой. Крыша, крытая металлочерепицей, вальмового типа, стены без фронтонов имеют одинаковую высоту;
• Межкомнатные перегородки толщиной 8 см выполнены из гипсокартона без шумоизоляции.
• Наружные стены с утеплителем толщиной 15 см, перекрытия деревянные.
• Высота фасада первого этажа 3 м, высота потолков 2,6 м.
• Высота стен мансарды 1,5 м.
• Размеры дома в плане 6×8 м.
• Общая длина межкомнатных перегородок 25 м

Для подсчета того, сколько свай нужно для дома, требуются данные о типе почвы и особенностях ландшафта. В приведенном примере расчета количества свай для дома строительство ведется на ровном участке с глинистым грунтом, несущий пласт залегает на глубине 3 м от поверхности.

Средняя снеговая нагрузка составляет 170 кг/м².

Для фундамента понадобятся сваи диаметром 108 мм и длиной 3,5 м. Свайные конструкции берут с запасом по длине — 3,8-4,0 м. Для расчета нагрузок принимается примерное количество опор, равное 10. Чтобы понять, как рассчитать свайный фундамент, сбор нагрузок лучше выполнить в форме таблицы. Все полученные значения округляются в большую сторону до целого числа.

Таблица 3. Сбор нагрузок.

Тип нагрузки	Коэффициент надежности	Расчет
наружные стены	1,1	Площадь стен умножить на массу 1 м2. ((2 шт x 6 м) + (2 шт x 8 м)) x 4,5 м x 50 кг x 1,1 = 6930
внутренние стены	1,1	2 шт (на двух этажах) х 3 м (высота стен первого этажа) х 8 м (длина) х 50 кг x 1,1 = 2640
межкомнатные перегородки	1,2	25 м х 2,6 м (высота потолков) x 32 кг x 1,2 = 2496
перекрытия	1,1	2 шт (пол первого этажа и пол мансарды) x 6 м x 8 м x 170 кг x 1,1 = 17952
кровля	1,2	(6 м x 8 м х 65 кг x 1,2) / cos45ᵒ (угол наклона) = 5317
фундамент (предварительно)	1,05	10 шт x 48 кг (вес 1 сваи длиной 4 м) х 1,05 = 504
полезная	1,2	2 этажа х (160 кг x 6 м x 8 м) x 1,2 = 18432
снеговая	1,4	170 кг/м2 х 48 м (площадь кровли) x 1,4 =11424

По предварительным подсчетам сумма всех нагрузок на основание равна 65695 кг. В расчет принимается округленное значение 65,7 тонн. Далее проводится подсчет количества свай. Средняя несущая способность одной опоры составляет 6 тонн. Общий вес конструкции нужно разделить на это число: 65,7 т / 6 т = 10,95 шт. Округляем до целого, получаем 11 свай. Значение окончательно принимается, хотя и отличается от предварительного. Свайные конструкции будут установлены по углам и серединам наружных стен, а также в точках пересечения внутренних стен. Проектирование фундамента позволяет обеспечить устойчивое и прочное основание для постройки дома, избежать перерасхода материалов.

Расчет свайно-винтового фундамента | К-ДОМ

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.

1. Нагрузки на фундамент

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:

1. Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
2. Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
3. Статические – постоянные во времени
4. 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

3. Учет характеристик грунта

Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2  или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются

• Тип грунта
• Степень уплотнения
• Влажность

Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.

Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.

Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.

Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —

скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:

1. Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
2. Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
3. Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
4. Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин

Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:

• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Средний песок – 4-5 т/м2
• Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
• Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
• Супесь – 2,5-3 т/м2
• Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Суглинок – 2-3 т/м2
• Глина – 2,5-6 т/м2
• Влажная глина – 1-4 т/м2

Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.

Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.

Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.

4. Определение параметров свай

Для того, чтобы определить параметры свай, устанавливаемых в качестве фундамента, необходимо знать их несущую способность. Расчеты показывают, что допустимая нагрузка на сваю зависит от диаметра трубы, толщины стенки, длины сваи и ширины лопасти.

Теоретически несущая способность сваи рассчитывается по формуле

F=S*Ro

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Поскольку учет параметров грунта взят не из геологических исследований, а из таблиц, необходимо применить понижающий коэффициент. В большинстве случае он берется равным порядка 1,4-1,7, то есть фундамент рассчитывается с запасом прочности до 70%.

Опытным путем установлены усредненные характеристики различных свай. Так сваи диаметром 108 мм способны выдерживать нагрузку до 5-7 тонн. При диаметре 89 мм – предельная несущая нагрузка – около 3-5 тонн. Самые тонкие сваи  диаметром 73 мм способны выдержать до 3 тонн веса.

Выбор длины винтовой сваи зависит в основном от типа грунта, на которую будет опираться лопасть. Так на участках с устойчивым грунтом достаточно длины сваи 2,5 метра. Окончательный выбор должен учитывать запас на перепад высот на участке под строительство.

5. Расчет количества свай

Из предыдущего параграфа видим, что количество свай на тот или иной фундамент можно определить, разделив общий вес дома на несущую способность одной сваи.

Приведем приблизительный расчет количества свай для обычного дома.

Так, вес его будет складываться из веса всего здания, умноженного на коэффициент надежности для того или иного типа конструкций. Он равен при постоянной нагрузке:

1. Для деревянных конструкций – 1,05
2. Металлических конструкций – 1,2
3. Стяжек, изоляции – 1,3
4. Для снеговой нагрузки – 1,4

6. Распределение свай по площади фундамента

Существуют основные правила распределения свай:

1. В обязательном порядке сваи устанавливаются под углы здания. Это самые напряженные точки, так как здесь сходятся нагрузки как минимум от двух стен.
2. При необходимости под каждую стену устанавливается еще одна или несколько свай, в зависимости от длины стен, в том числе и внутренних несущих
3. В участки с повышенной нагрузки сваи также устанавливаются по углам.

Приведем расчет количества свай для дома с мансардой, который оказывает нагрузку на фундамент до 50 тонн с учетом приведенных коэффициентов.

Количество, необходимое для возведения фундамента для такого дома:

• Сваи диаметром 108 мм – 50/6= 8,3 сваи. Реально требуется 9 свай.
• Сваи диаметром 89 мм – 50/4=12,5 свай. С запасом берется 13 свай.

При прямоугольном сечении 6х4,5м и одной несущей стене 6х3 м сваи устанавливаются: 4 по углам, остальные вдоль стен.

Рассмотрим применение сваи 89 мм. По углам здания ставится 4 сваи. Две сваи устанавливаются по концам внутренней несущей стены. Таким образом, остается 13-6=7 свай. Одну целесообразно установить под среднюю точку несущей стены, а остальные распределить по периметру.

Если добавить еще две сваи, то на каждую из боковых стен (кроме угловых) будет приходиться по 2 сваи. Тогда шаг их установки оставит 1.5 метра, что вполне соответствует хорошему запасу прочности.

План свайного поля

7. Заключение

Расчет фундамента имеет большое значение в закладке основы под строительства, особенно на слабых грунтах и естественных уклонах площадки под постройку дома. Его можно провести самостоятельно, но при строительстве большого дома лучше обратиться к специалистам.

Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях и имеет наработки в расчете фундаментов любой сложности. Мы готовы оказать консультационные услуги, провести контрольное вкручивание и дать компетентные рекомендации по использованию того или иного типа фундамента, а также установить свайно-винтовой фундамент под ключ.

Расчет нагрузки для спиральных свай

GBA Logo HorizontalGBA LogoFacebookLinkedInEmailPinterestTwitterInstagramЗначок YouTubeЗначок навигационного поискаЗначок основного поискаЗначок воспроизведения видеоЗначок плюсЗначок минусЗначок изображенияЗначок гамбургераЗначок закрытияСортировкаПерейти к содержимому

Я строю колоду (прямоугольник 18’x31’, с прикрепленным к нему прямоугольником 8’x12’ в форме буквы L). Это будет от 22 до 30 дюймов над землей (есть небольшой уклон). Я думаю, что использовать винтовые сваи было бы лучше с точки зрения экологии, не то чтобы дороже, а даже проще. Кто-то сказал мне, что рассчитать грузоподъемность каждой опоры будет несложно; тем не менее, мне действительно тяжело. Все калькуляторы, которые я нахожу, предполагают, что я буду использовать бетонные основания.

Кто что подскажет?

Кроме того, правильно ли я думаю, что компания по установке винтовых свай установит сваи любой грузоподъемности, о которой я их попрошу? (Похоже, так сказал представитель одной из установочных компаний.) Если да, то какое значение в действительности имеют расчеты? Если, например, мои расчеты для «притоков» дают мне результаты, которые меньше 2000 фунтов для каждой области, нельзя ли просто попросить, чтобы каждая свая имела грузоподъемность 3000 фунтов?

Спасибо за любой вклад!

Подробная библиотека GBA

Коллекция из тысячи строительных деталей, упорядоченных по климату и части дома.

Поиск и загрузка деталей конструкции

Присоединяйтесь к ведущему сообществу экспертов в области строительства

Станьте участником GBA Prime и получите мгновенный доступ к последним разработкам в области зеленого строительства, исследованиям и отчетам с мест.

Начать бесплатную пробную версию

Избранные блоги

Размышления энергетического ботаника Посмотреть больше

Рассмотрение возможности использования энергии в жилых помещениях

• 12 мая
• 28 апреля
• 14 апреля

Руководство по продукту Посмотреть больше

• 5 апреля г.
• 29 марта
• 20 февраля г.

Эта функция была временно отключена во время предварительного просмотра бета-версии сайта.

Для доступа к этой функции вы должны быть подписчиком журнала.

Подпишитесь сегодня и сэкономьте до 44%

Подписаться

Или узнать больше

Уже подписчик?

Войти

Helical Piles Archives — Elite Helical

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) — государственного агентства, отслеживающего погоду, климат и условия окружающей среды — в 2022 году 18 климатических/погодных явлений причинили ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов каждое. С 1980 года было проведено 341 такое мероприятие. Не просто важно, а абсолютно необходимо подготовиться к этим стихийным бедствиям и подготовиться к реагированию на них. Это включает в себя проектирование зданий и методы строительства.

Винтовые сваи представляют собой решение для глубокого фундамента: тонкие металлические стержни со спиральными основаниями, обеспечивающие стабильность и анкеровку, которые могут повысить устойчивость конструкций к стихийным бедствиям, а также помочь в устранении причиняемого ими ущерба.

Винтовые сваи для защиты от стихийных бедствий

Установлено, что фундаменты с использованием винтовых свай имеют лучшую сейсмостойкость, чем фундаменты из заливного бетона. Поскольку сваи ввинчиваются глубоко в землю, они не так подвержены разжижению грунта (когда почва ведет себя как жидкость из-за насыщения и изменения условий нагрузки, например, при сотрясениях при землетрясении), как традиционные фундаменты, расположенные ближе к земле. к поверхности почвы. Они также не подвержены смещению из-за плохой подготовки или уплотнения грунта под фундаментом, так как ввинчиваются и не опираются на грунт.

По тем же причинам использование винтовых свай в рыхлых или влажных грунтах, например, на подверженных ураганам береговых линиях или в поймах рек, может повысить устойчивость конструкций к выпадению осадков в результате подобных погодных явлений. Металлические сваи можно обрабатывать для повышения коррозионной стойкости, и они не вымываются в постоянно влажных условиях, как бетон.

Глубокие фундаменты, такие как винтовые сваи, также положительно влияют на сопротивление ветру. Сваи ввинчиваются в грунт и обеспечивают свою несущую способность и сопротивление растяжению за счет трения между винтовой пластиной, винтовой частью сваи и грунтом, в который они вбиты. Чем глубже свая, тем больше несущая способность и повышенная способность противостоять боковым нагрузкам, например, от сильного ветра. По этой причине винтовые сваи часто являются предпочтительным основанием для тяжелых конструкций, подверженных воздействию ветра, таких как ветряные турбины и солнечные батареи. В районах с вертикальной инфраструктурой, подверженных сильным ветрам в условиях торнадо или урагана, сваи могут повысить свою устойчивость к повреждениям.

Спиральные сваи для ликвидации последствий стихийных бедствий

Большая часть нашей наиболее важной инфраструктуры связана с транспортом и энергетикой — дороги, мосты, линии электропередач, солнечные панели, ветряные турбины, вышки сотовой связи и т. д. Как упоминалось ранее, многие из этих конструкций уже применение винтовых свайных фундаментов. Поскольку эти сооружения настолько важны, их необходимо быстро вернуть в эксплуатацию после стихийного бедствия.

При правильных условиях винтовые сваи могут быть установлены всего за 30 секунд на погонный фут или от 25 до 30 свай в день по проекту. В зависимости от диаметра свай, типа грунта и глубины, на которую устанавливается фундамент, весь винтовой свайный фундамент может быть установлен за один день. Винтовые сваи обладают несущей способностью с момента их установки.

Хотя заливка и выравнивание традиционного бетонного фундамента может занять всего несколько часов, это также требует времени на смешивание, отверждение и отделку, а также время, необходимое для возведения бетонных форм, подготовки основания и сборки всего необходимого. оборудование. Винтовые сваи требуют минимального оборудования и подготовки основания.

На самом деле винтовые сваи можно устанавливать не только с минимальной по количеству видов техники техникой. Вам действительно нужен только какой-то гидравлический двигатель, прикрепленный к винтовой приводной головке, но минимальное оборудование с точки зрения мощности и размера. Хотя для стандартных установок это не рекомендуется из-за ограничений, которые могут накладываться на несущую способность свай, в ограниченном пространстве и в чрезвычайных ситуациях винтовые сваи устанавливаются с помощью мини-погрузчиков (Bobcats).

В случае ураганов и наводнений винтовые сваи полезны для укрепления фундаментов необходимой инфраструктуры, поскольку их можно устанавливать под водой и в рыхлых, песчаных, влажных грунтах. Вот почему они часто используются при строительстве морских сооружений, таких как морские нефтяные вышки и ветряные турбины. Бетон нельзя правильно укладывать во влажных условиях, но винтовые сваи можно оцинковать для защиты от воды и ржавчины.

Восстановление и укрепление важных зданий и сооружений так же важно в суровые зимние погодные условия, такие как метели и ледяные бури, которые могут нанести огромный ущерб энергосистемам. В отличие от бетона винтовые сваи можно устанавливать в холодных зимних условиях, так как они не чувствительны к температуре. Они устойчивы к морозному пучению, не требуют отверждения или подогрева и могут быть установлены даже в промерзшем грунте.

Спиральные сваи для ликвидации последствий стихийных бедствий

Спиральные сваи могут быть важным инструментом при восстановлении по нескольким причинам. Во-первых, винтовые сваи полезны не только в качестве основного фундамента, но и в качестве дополнительной опоры для существующих бетонных фундаментов. Сваи можно устанавливать не только вертикально, но и сбоку, и их можно анкеровать к существующим ослабляющим фундаментам для их восстановления и укрепления.

После землетрясения силой 7,1 МВт, которое произошло в Крайстчерче, Новая Зеландия, в 2010 году, винтовые сваи использовались для укрепления обрушившегося фундамента после повреждения. Согласно Geoengineer.com, это решение было предпочтительнее традиционного метода закачки цементного раствора под существующий фундамент, поскольку оно не увеличивает нагрузку на податливый, уже перегруженный грунт.

Другим преимуществом винтовых свай при восстановлении после стихийных бедствий является экономическая эффективность. Не дешево, в смысле низкого качества или компромисса в изготовлении, но рентабельно, так как вы получаете прочность, долговечность (винтовые сваи могут прослужить более 100 лет), быструю установку и другие преимущества свайного фундамента для дома. цена, которая сопоставима или ниже, чем у традиционного залитого фундамента. Это важно для сообществ, компаний и домовладельцев, которые страдают от суровой погоды и должны найти финансирование для неожиданного восстановления и ремонта.

Когда мы рассматриваем случаи экстремальных погодных явлений и их влияние на нас, мы лучше понимаем влияние наших действий и решений на окружающую среду. Приоритетом является восстановление после стихийных бедствий для будущего строительства с учетом ожидаемых изменений погодных условий, а также выполнение строительства с использованием экологически чистых материалов, инструментов и методов.