Расчет стоимости конструкции фундамента является относительно простым процессом. Зная нужное количество винтовых столбов, можно легко определить общую стоимость проекта. В примере, приведенном ранее, было рассчитано 12 опор: 8 столбов с диаметром 108 мм использовались для каркаса бани, а еще 4 столба с диаметром 57 мм предназначались для печи.
Как определить длину винтовых свай для фундамента
Для создания прочного и долговечного свайно-винтового фундамента крайне важно точно знать параметры строения, а также нагрузки, которые будут на него воздействовать, состав и структуру грунта. На основе этих данных подбираются стальные опоры с необходимыми характеристиками. Один из самых актуальных вопросов заключается в том, какой длины должны быть винтовые сваи. В данной статье мы объясним, как можно определить этот параметр так, чтобы основание было максимально устойчивым в любых условиях участка. Обладая этой информацией, вы сможете самостоятельно произвести расчет и правильно выбрать необходимые изделия.
При расчете длины винтовых свай потребуется учитывать следующие показатели:
- глубина промерзания грунта;
- состав почвы в пределах индивидуального застройки;
- высота цоколя (если он предусмотрен в проекте);
- размеры отверстий для монтажа.
Определить необходимую длину сваи можно, суммируя глубину закручивания, высоту, на которую основание выступает над поверхностью земли, и компенсационный отрезок для монтажного отверстия.
Глубина закручивания
Для того чтобы вычислить длину ствола винтовой сваи, в первую очередь необходимо определить величину ее заглубления. Это значение зависит от нескольких факторов: согласно технологии, опора должна быть погружена ниже уровня промерзания в плотный слой почвы, при этом следует учитывать и ровность рельефа. Рассмотрим каждый из факторов более подробно.
Глубина промерзания
При замерзании влага расширяется, и поскольку вода содержится в любом шпаклеванном грунте, это приводит к увеличению объема почвы в таких условиях примерно на 5-12%. Данный процесс называется морозным пучением. Для обеспечения надежности фундамента стальные столбы должны пройти подмерзшую почву до достижения твердого пласта. На уровень промерзания влияют среднесезонные температуры, количество осадков в регионе, тип почвы (самыми подверженными морозному пучению являются глинистые и мелкие песчаные почвы), а также близость грунтовых вод к поверхности.
Если после установки наконечник с винтом окажется выше уровня промерзания, это создает риск, что при морозном пучении стальная свая будет выталкиваться из земли, что повредит геометрию и прочность фундамента. Средние показатели уровня промерзания: в Санкт-Петербурге — от 1,5 до 1,6 м (в зависимости от типа грунта), в Москве и области — от 1,3 до 1,5 м; в Сибири превышает 2,5 м.
Стоит отметить, что статистические данные могут отличаться от фактических значений, поэтому необходимо проводить индивидуальное исследование.
Важно! Погружение ниже уровня промерзания недостаточно для получения необходимой устойчивости конструкции — лопасть должна достичь плотного слоя почвы.
Глубина несущего слоя
Чтобы гарантировать надежность конструкции, необходимо закрутить сваю в несущий слой на глубину в 10-20 см больше, что также влияет на окончательное определение длины опор:
- для достижения несущего пласта обычно достаточно погружения вглубь на 1,6-1,8 м;
- в случае нахождения на участке болотистой почвы, торфа или близости грунтовых вод, может потребоваться закручивание значительно ниже расчетного уровня (в том числе с использованием удлинителей).
Определить, достиг ли наконечник твердого слоя, можно по увеличенной трудности закручивания. Рекомендуется предварительно узнать состав грунта и расположение грунтовых вод.
Особенности участка
Существуют причины, когда уровень погружения опор может быть больше, например:
- если наблюдаются перепады высот на участке;
- если изменилось расположение грунтовых вод;
- даже на одной площадке, несмотря на тщательную подготовку, может возникнуть ситуация, когда ствол уходит глубже расчетной величины из-за плотнее слоев (плывунов) — это слои песка или супеси, насыщенные влагой.
В тех случаях, когда опора проваливается, используют удлинители (один или двухметровые), оснащенные приваренной муфтой: трубы такого же диаметра. Муфту, у которой внутренний диаметр соответствует внешнему диаметру сваи, надевают на верхнюю часть сукна, сварка по кругу, обрабатывают грунтовкой и продолжают закручивание.
Специалисты практически всегда имеют готовые решения для множества непредвиденных ситуаций, поэтому установка свайного фундамента будет гораздо эффективнее, если обратиться в специализированную организацию.
Как определить глубину закручивания
Точно установить уровень погружения свай можно несколькими способами. Если ваши соседи занимаются строительством и уже провели геодезические изыскания, стоит у них поинтересоваться необходимыми данными. Существуют также способы самостоятельного определения нужной информации: пробурить скважину на несколько метров или выкопать яму для изучения структуры и характеристик почвы, хотя наилучшие сведения всегда предоставляет профессиональная монтажная организация.
Фундамент без калькулятора — показатели для самостоятельного расчета
- Составьте план-проект будущего строения, используя чертежи;
- Обозначьте местоположение свай по углам, в точках пересечения несущих перегородок и вдоль периметра с шагом в 2-3 метра;
- Если планируете установить капитальную печь или камин, учитывайте опоры по углам этого функционального элемента.
На первый взгляд, все кажется достаточно простым. Выставил сваи по основным правилам, закрыл необходимые ресурсы, возведи дом. Но на практике, если у вас не сарай 2×2, потребуется убедиться в несущей нагрузке, которую каждая опора должна выдержать. В случае необходимости добавьте сваи по периметру или увеличьте диаметры столбов.
Теперь рассмотрим, как можно рассчитать количество и параметры винтовых свай на конкретном примере.
Что нам стоит построить дом?
Для определения несущей нагрузки необходимо сложить постоянную и кратковременную нагрузки. К постоянной относятся вес с облицовочными материалами, коммуникациями, мебелью, перекрытиями и другими факторами. К кратковременной — нагрузки от снега и ветра.
Коэффициенты удельного веса строительных материалов можно найти в специальных таблицах на тематических ресурсах. Рассмотрим строительство фундамента для бани без перегородок и с чердаком, обладающей следующими параметрами:
- Длина — 5 м;
- Ширина — 5 м;
- Количество углов — 4;
- Материал стен — оцилиндрованное бревно, диаметр 240 мм;
- Высота потолков — 2,5 м;
- Крыша — металлочерепица двускатная;
- Чердак со стенами высотой 1,2 м;
- Перекрытие по деревянным балкам с утеплителем, облегченной конструкцией;
- Отделка фасада отсутствует;
- Отделка внутри бани — деревянная вагонка;
- Толщина стяжки — 100 мм;
- Снеговой район — 1 (80 кгс/м2);
- Коэффициент запаса — 1,3.
Согласно указанным параметрам, вес бани с мебелью, ванной или джакузи составит примерно 48 тонн с учетом коэффициента запаса.
Для здания такого типа можно использовать опоры длиной 2,5 метра и диаметром 108 мм. Для расчета необходимого количества свай нужно разделить нагрузку на расчетную выдержку — 48 / 6 = 8. Четыре сваи будут находиться по углам здания, а еще четыре распределены равномерно по периметру с расстоянием в 2,5 метра.
Самостоятельный расчет на месте
Такой расчет можно провести самостоятельно и без использования калькулятора. Однако, результаты, полученные таким образом, будут менее точными. Вам потребуется определить тип и плотность грунта, проверить природный рельеф, выяснить расстояние, на котором располагаются более плотные слои почвы.
Другим способом определения необходимого количества свай является расчет по плану первого этажа. В этом случае вам следует подсчитать количество углов и мест стыков внешних стен с несущими перегородками. Именно в этих местах и должны располагаться сваи, они должны устанавливаться по периметру с шагом не более трех метров. Если вы планируете установить камин, в зависимости от его веса, вам нужно установить под него от одной до четырех свай.
Производите расчет на калькуляторе и по плану первого этажа, затем сравните результаты.
Сбор нагрузок
Расчет количества свай для фундамента начинается с изучения нагрузки, которую создают на опоры и почву элементы здания — стены, перекрытия, стропильная система и кровля. В учет принимается собственный вес фундамента, ветровая и снеговая нагрузки, а также силы морозного пучения. Для расчета веса каркасного дома можно и необходимо использовать данные из таблицы, расположенной ниже.
Таблица 1. Вес материалов и конструкций каркасного дома.
Конструктивные элементы, кг/м2
Стены, утепленные минеральной ватой 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/м2
С керамической черепицей
С битумной черепицей
Вес одной двухлопастной сваи длиной 2,5 метра, кг
Временные нагрузки, кг/м2
Полезная (мебель, бытовая техника, сантехника)
Снеговая и ветровая
Из данных столбцов и таблиц СНиП «Нагрузки и воздействия» следует учитывать климатические особенности региона.
Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются с учетом типа крыши и угла наклона скатов. Если угол превышает значение 60 градусов, снеговая нагрузка может уменьшаться, но ветровая, наоборот, усилится. Значения, представленные в таблицах, носят справочный характер, поэтому для получения точных расчетных величин показатели следует умножить на коэффициент надежности для каждого типа конструкций.
Таблица 2. Коэффициент надежности.
Температурная изоляция, засыпка, бетонная стяжка
Изготовленные на стройплощадке
Диаметр и длина винтовых свай
Диаметр и длина свайно-винтовых конструкций подбираются индивидуально для каждого типа сооружения. Возможные варианты применения винтовых свай:
- Сваи диаметром 76 мм используются для фундаментов легких конструкций — беседок, террас, веранд и навесов.
- Сваи с толщиной ствола 89 мм подходят для строительства небольших гостевых домов, бань, хозяйственных блоков.
- Винтовые стержни диаметром 108 мм идеальны для возведения дачного дома из бруса.
- Фундамент на основе стержней диаметром 133 мм предназначен для коттеджей, построенных из поризованного бетона — газоблока или пеноблока.
- Усиленные винтовые конструкции диаметром 102 мм применяются как опоры для свайно-ростверкового фундамента под кирпичные дома.
Для строительства дома на участке с устойчивым стабильным грунтом используются винтовые сваи длиной 2,5 метра. Если на пятне застройки имеются перепады по высоте, длина стержней увеличивается. Максимальная длина сваи составляет 12 метров, при необходимости их можно удлинить посредством сварных муфт.
Глубину ввинчивания опор определяют с помощью пробного или лидирующего бурения. Лопасти свай должны пройти через верхние слои почвы и зафиксироваться в плотных несущих пласте. Метод контрольного вкручивания выполняется следующим образом: на верхней части ствола каждого стержня находятся монтажные отверстия. В них вводится рычаг, который помогает закручивать опору, при этом сочетая завинчивание с давящей нагрузкой. во время погружения опоры необходимо постоянно контролировать ее вертикальность с помощью пузырькового строительного уровня. Как только наконечник сваи проходит ниже уровня промерзания почвы и усилие затяжки значительно возрастает, работу прекращают.
Данный метод позволяет установить глубину залегания плотных слоев и длину свай. Исходя из сложности рельефа, при расчете длины опор надо предусматривать запас величиной от 0,2 до 0,5 метра. После установки всей конструкции, формирующей свайное поле, стержни выравниваются в один уровень с использованием лазерного уровня, а излишки обрезаются болгаркой.
