Расчет винтовых свай для экономии всех ресурсов
Свайно-винтовые фундаменты приобрели широкую популярность благодаря своей экономичности, надежности, возможности строительства на проблемных грунтах и участках со сложным рельефом. Такие основания не требуют трудоемких земляных работ, использования дорогостоящей спецтехники и могут устанавливаться всего за 2-4 дня.
Расчет свай проводят согласно положениям СНИП по такой схеме:
1. Определение характеристик почвы для установки опор. От точности этих данных во многом зависит возможность оптимизации сметы строительных работ. Для проведения геологической разведки на участке бурят скважину в 12 м (предельная глубина установки винтовых свай), берут из нее грунт и направляют для лабораторных исследований: определения химического состава, несущей способности, плотности, влажности и прочих характеристик. На сложных участках может понадобиться пробное ввинчивание сваи.
2. Расчет суммарных нагрузок на основание здания:
- статических (веса конструкции будущего дома);
- динамических (снежной массы, порывов ветра и т.д.) При определении этого показателя учитываются предполагаемые горизонтальные и вертикальные нагрузки на опоры и ростверк.
3. Черновое проектирование фундамента. По результатам оценки грунта и с учетом прочностных характеристик металла, из которого изготовлены сваи, определяют их количество, длину, диаметр, высоту цоколя, конфигурацию свайного поля и т.д.
4. Проверка компьютерными программами параметров, определенных в ходе чернового проектирования. Проводится для получения оптимальной конструкции фундамента посредством моделирования его взаимодействия с грунтом.
5. Подготовка документации и чертежей, расчет сметной стоимости строительства на основании средних цен на материалы и работу.
Поэтапный расчет свайного основания для экономии всех ресурсов
В качестве примера произведем расчет винтовых свай для легкой деревянной постройки 6 х 4 м. Сделать вычисления можно «вручную» или же воспользоваться программой «калькулятор фундамента».
Для такого небольшого строения (это может быть дачный домик, баня, хозблок) геологическую разведку можно не проводить, достаточно использовать доступную табличную информацию о соотношении типа грунта с его несущей способностью. Так, у песчаника этот показатель равен 5-6 кг/см2, у суглинка – всего 2-3 кг/см2. С учетом того, что сваи будут проходить оба слоя, высчитываем их среднее арифметическое (3-4 кг/см2).
Далее проводим расчет нагрузок:
1. Суммарная статическая нагрузка. В среднем на дом 4 х 6 понадобится 16 м3 бруса для стен, стропил и цоколя. При удельной массе древесины 600 кг/м3 вес конструкции составит до 10 тонн. Для определения эксплуатационной нагрузки нужно умножить площадь здания на среднюю массу дома и массу внутренней нагрузки (мебели, людей). При средней массе порядка 350 кг/м2 эксплуатационная нагрузка составит 4 х 6 = 8, 4 т.
2. Ветровая нагрузка равна произведению площади пола и коэффициента 40 + 15 Н, где Н – высота дома (в нашем примере — 3, 5 м). Значит, нагрузка от порывов ветра составит 4 х 6 х (40 + 3, 5 + 15) = 2, 2 т.
3. Снеговая нагрузка равна произведению площади кровли и коэффициенту снежной массы (в средней полосе РФ она равна 180 кг/м2). Для простой двускатной кровли с площадью 34 м2 получается: 180 х 34 = 6, 1 т.
Итак, суммарная нагрузка составила 26, 7 т.
Формула расчета несущей способности свай
Чтобы высчитать необходимое количество свай и длину шага между ними, определяют несущую способность каждой опоры. Для этого площадь винта (значение можно узнать в таблице номинированных согласно ГОСТу свай) умножают на величину несущей способности грунта (3-4 кг/см2).
Одна свая 108 мм может выдержать от 2,1 до 2, 8 т. Ее диаметр мы определили по рекомендациям для деревянных построек, глубину ввинчивания (2, 5 м) – по нормативной глубине промерзания грунта. Путем несложного вычисления получаем количество свай, достаточное для дома 6 х 4 – 10-12 шт.
Такая точность расчета позволяет гарантировать надежность и долговечность службы фундамента и одновременно с этим максимально сэкономить ресурсы, необходимые для его сооружения.