Методика расчёта винтового фундамента

При строительстве фундамента на винтовых сваях экономия средств может достигать 60%. Такое строительство занимает не более трёх дней, работы можно вести даже зимой, не требуется выравнивание площадки и применения для этого тяжёлой техники, отлично подходит при любом типе грунта и рельефа.

Винтовой свайный фундамент не требует больших трудозатрат. Не вызывает сложностей и проведение его расчёта. Это является одной из основных причин массовости применения такого основания дома в частном строительстве. Нет и противопоказаний к применению винтовых свай.

Основные этапы расчёта фундаментов

Основные принципы расчёта фундамента производятся в соответствии с СП и СНИП:

1. Для проведения инженерно ― геологических расчетов проводят изучение грунта. Исследуется его состав, плотность, определяется несущая способность, физические и химические свойства. Такие данные нужны для последующих расчётов и их точность помогает оптимизировать строительную смету.
2. Выполняется изучение нагрузок, сил и моментов, которые действуют на фундамент. При их учёте рассматриваются статичные и динамические воздействия на здание.
3. Производится предварительное проектирование, при котором формируется «черновик» конструкции фундамента.
4. Все полученные при предварительном проектировании данные требуют проверки. Поэтому следующий этап заключается в проверке всех расчётов с применением программного обеспечения. При этом моделируется ситуации, возникающие при контакте фундамента с грунтом. Полученный результат предлагает оптимальную конструкцию для данных условий.
5. На последнем этапе изготавливаются чертежи и остальная проектная документация.

Расчёт винтового фундамента

1. Сначала определяется состав почвы. По всему участку будущего строительства бурят скважины глубиной 12 метров. Это наибольшая глубина для одинарной сваи. Добытый из скважины грунт передают в лабораторию для получения данных о влажности, глубине промерзания, несущей способности и т. д. Для участков, представляющих повышенную сложность, кроме этого рекомендуют проводить статические испытания для натурных и контрольных свай. Нагрузка на них должна подаваться до отказа опоры.
2. Следующим этапом становится сбор нагрузок и расчёт горизонтальных и вертикальных сил, воздействующих на ростверк и опоры.
3. Затем на основе данных о нагрузках, прочности материала свай, несущей способности и других данных производится расчёт винтовых свай для фундамента. На основании этих вычислений определяются габариты свай, форма свайного поля, высота цоколя и количество опор.
4. Собранные данные позволяют на основании рассчитанного количества материалов, их средней цены и с учётом стоимости работ, получить общую цену постройки фундамента.

Пример расчёта количества винтовых свай

Теперь на практическом примере определим потребность в винтовых опорах при строительстве деревянного дома размером в 6*4 метра и с межкомнатной перегородкой. Обычно расчет производят с помощью специального программного обеспечения, но при необходимости всё можно сделать в ручном режиме.

1. Анализируем состав почвы. При строительстве небольшого и относительно легкого дома производить весь комплекс инженерно ― геологических работ необязательно. В расчётах можно применять табличные данные, в которых несущая способность грунта соотносится с данным типом почвы. При проведении таких расчётов отрывается шурф, в котором открывается грунтовый слой, в последующем возможно использование получившегося котлована для септика. При обнаружении на дне котлована песчаника несущая способность грунта принимается равной 5 ― 6 кг/кВ. см, если ниже появилась глина, то её показатель несущей способности не менее 2 ― 3 кг/кВ. см. значит, принимаем среднее значение в 3 ― 4 кг/кВ. см.
2. Сбор данных по нагрузкам. Он ведётся по массе используемых материалов, с учётом эксплуатационных нагрузок, воздействия ветра и веса снега. Массу дома высчитывают по удельному весу стройматериалов и объёму здания. На дом, имеющий размеры 6*4 метра, требуется около 12 кубометров бруса, которые используются для стен. Ещё 3 ― 4 куба необходимо для кровли, цокольного и чердачного перекрытий. Удельная масса дерева равна 550 ― 600 кг/кубометр, значит, вес материалов для такого дома будет около 10 тонн. Под эксплуатационной нагрузкой понимается умножение площади дома на вес мебели, оборудования и людей, которые будут находиться в здании. Скажем, вычисленная средняя масса оказалась 340 кг/кВ. м, значит, эксплуатационная нагрузка составит 8,16 тонны.
3. Ветровая нагрузка определяется умножением площади пола на коэффициент 40+15H. H ― в данной формуле обозначает высоту фасада. В этом примере она ― 3,6 метра. Значит, ветровая нагрузка равна 6*4*(40+15*3,6)=2256 кг.
4. Нагрузка от снега рассчитывается исходя из площади крыши, которая умножается на коэффициент массы снега (примерно 175 кг/кВ. м. в средних широтах). Если высота фронтона составляет 2,1 метра, а площадь крыши 34 кв. м, то получается снеговая нагрузка 34*175=5950 кг. Подсчёт общих нагрузок на основании данных в этом примере показывает, что на фундамент и через него на грунт будет оказываться давление в 24,4 тонны.
5. Зная нагрузку, приступаем к расчету количества свай и расстояния между ними. Для этого необходимо узнать несущую способность одной винтовой опоры. Это получается путём умножения площади лопасти винта сваи на показатель несущей способности грунта. Найти площадь пяты сваи можно в таблице, в которой указывают диаметр винтовых свай, нормированных по ГОСТ. Сваи имеют минимальный диаметр 300 мм, по таблице площадь пяты составляет 706 кв. см.
6. Габариты свай выбирают по общим рекомендациям. Для деревянных домов наиболее подходят сваи СВ108. Глубина их погружения около 2, 5 метра. Одна свая в грунте с несущей способностью 3 ― 4 кг/кВ. м. способна выдержать от 2 до 2.8 тонны. Достаточно 10 ― 12 опор для выдерживания нагрузки в 24.4 тонны.
7. При закладке под строящимся домом свай с деревянным или металлическим росверком, расстояние между опорами будет примерно 2 ― 2,5 метра.