Расчёт нагрузки на винтовые сваи

После проведения геологоразведки и пробного завинчивания винтовой сваи, полученные данные обрабатываются. Далее инженеры подготавливают технический проект (план-схему) строительства здания на винтовых сваях. Ключевое место при составлении этого инженерного документа занимает расчёт свайного фундамента.

Основные принципы расчёта свайно-винтового фундамента

Важно отметить, что расчёт свайного поля для малых объектов (баня, бытовка или гараж) делается проще, и будет заметно отличаться от аналогичного расчёта винтового свайного фундамента, например, под каркасный дом. А расчёт свайного поля для заборов и ограждений имеет свои специфические особенности.

Тем не менее, общие принципы расчёта фундамента идентичны, так как они производятся согласно СНиП 2.01.07-85* «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ».

Чтобы рассчитать количество винтовых свай под фундамент необходимо знать общий вес постройки. При этом вычисляются следующие показатели:

1. М1 – масса людей (максимально допустимое количество согласно п. 3.11 СНиП 2.01.07-85* «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ»), которые смогут находиться в здании одновременно. Также к этому показателю добавляется некое особое значение, которое отличается для зданий различного типа.
2. М2 – снеговая нагрузка, которая рассчитывается согласно данным справочников, так как она может значительно различаться в разных регионах страны.
3. М3 – общий вес всех стройматериалов, из которых будет возведён дом.

После этого общий вес М (М1+М2+М3) умножается на коэффициент прочности – (1.1 – 1.3)

Далее полученный результат делится на несущую способность винтовых свай. Известно, что для жилых построек применяются преимущественно винтовые сваи диаметром 89 и 109 (мм). При этом в расчёт принимается не максимальная, а минимальная несущая способность сваи.

Разумеется, что это лишь основные параметры довольно сложного расчёта винтовых свай. В ходе вычислений обязательно делаются поправки на данные геологоразведки и пробного завинчивания винтовой сваи:

• глубину залегания грунтовых вод;
• глубину нахождения несущего слоя почвы;
• глубина погружения винтовой опоры в грунт и др.

Понятно, что выполнить столь сложные расчёты могут лишь высококвалифицированные специалисты. В компании «Сваи Альянс» этим занимаются опытные инженеры-строители.

Расчёт свайного поля для дома 6х8 м (два этажа)

Примерный расчёт винтового основания под двухэтажный дом будет выглядеть следующим образом.

Исходные данные:

• тип грунта – глинистый тугопластичный (несущ. способность 4 500 г/см2;
• крыша – пологая;
• одна внутренняя несущая стена.

Замеры и расчёты показали, что:

• общий вес плит из асбесто-цемента (кровля) – 2 500 кг;
• масса межэтажных перекрытий – 10 000 кг;
• масса чердачного перекрытия – 3 500 кг;
• масса стен – 21 000 кг;
• масса винтовых опор и обвязки – 3 000 кг.

То есть, М1 = 2 500 кг + 10 000 кг + 3 500 кг + 21 000 кг + 3 000 кг = 40 000 кг.

• мебель, бытовая техника, инженерные коммуникации, примерная масса проживающих людей и т. д. М2 = 26 000 кг.
• масса снега – М3 = 5 000 кг (данные специального справочника).

Таким образом, общий вес постройки с вместимым наполнением – М = 40 000 кг + 26 000 кг + 5 000 кг = 71 000 кг.

Коэффициент прочности для таких грунтов – 1.3 умножается на 71 т – получаем 92,3 т. Это и есть расчётная нагрузка на винтовой свайный фундамент. В ходе вычислений необходимо учесть, что расстояние между опорами под внутренней стеной будет на 30% больше от такого показателя под внутренними стенами.

Исходя из этого, несущая способность винтовой опоры составит приблизительно 4 650 кг (92 300 кг : 20 шт.).

Расчёт свайного поля для дома с мансардой 6 Х 6 м

Исходные данные:

• дом возводится из бруса 150Х150 мм;
• рассчитываем массу бруса 16.2 м2 Х 800 кг = 12 960 кг; это М1;
• рассчитываем полезную нагрузку 6м Х 6м Х 150 кг = 5 400 кг; это М2;
• рассчитываем снеговую нагрузку – 6м Х 6М Х 180 кг = 6 480 кг.

Таким образом, общий вес дома с полезной нагрузкой составляет М = 12 960 кг + 5 400 кг + 6 480 кг = 24 840 кг.

Умножаем на коэффициент прочности 24 840 кг Х 1,1 = 27 324 кг.

Поскольку для этого здания предназначены винтовые сваи СВС 89 мм (базовая несущая способность – 2 000 кг), то количество опор рассчитывается так:

27 324 кг : 2 000 кг =14 винтовых свай.

Шаг винтовых опор составит 200 см.

Расчёт свайного поля для дома из бруса 9х11 м

Исходные данные:

• дом из деревянного бруса 200Х200 мм
• рассчитываем массу бруса. Для строительства нужно 96,7 м3 материала. Вес 1 м3 деревянного бруса – 800 кг. То есть, масса бруса вместе с весом кровли и других издержек – 77 360 кг (96,7 м3 Х 800 кг) + 470 кг = 77 830 кг; это – М1;
• рассчитываем полезную нагрузку на 1 этаж – 9м Х 11м Х 150 кг = 14 850 кг. Соответственно на 2 этажа – 14 850 кг Х 2 = 29 700 кг; это – М2;
• рассчитываем снеговую нагрузку – 9м х 11м х 180 кг = 17 820 кг; это – М3.

Таким образом, общий вес здания будет М = М1 + М2 + М3 = 77 830 кг + 29 700 кг + 17 820 кг = 124 900 кг. Умножаем на коэффициент прочности 1,1 – и получаем итоговый вес дома – 137 400 кг.

Делим полученный результат на 2 500 кг (несущая способность сваи 108 мм) – и выходит 55 винтовых свай.

При этом шаг винтовых опор составит в среднем около 1 200 мм.

Зависимость несущей способности винтовой сваи от её размеров

Винтовая опора является основной расчётной единицей основания. Поэтому необходимо точно знать, какой вес способна выдерживать винтовая свая того или иного размера. Тем более, что увеличение параметров винтовых прямо пропорционально увеличивает их несущую способность.

Чем больше диаметр опоры – тем выше её несущая способность. Правда, увеличение диаметра сваи также неизбежно влечёт за собою увеличение толщины стенок её ствола и увеличение диаметра лопастей и их толщины. Таким образом, с изменением диаметра винтовой сваи параллельно происходит изменение и других сопутствующих параметров этого металлического элемента.

Все эти показатели в обязательном порядке учитываются при расчёте свайного поля под любую постройку. Поэтому в ходе расчётов достаточно важно знать точно, какой вес выдерживают винтовые сваи.

Приведённая ниже таблица показывает, как изменяется несущая способность сваи, в зависимости от изменений некоторых её параметров.

Данные таблицы хорошо показывают, как с увеличением размеров опоры возрастает её несущая способность, а также, сколько выдерживают винтовые сваи с различным диаметром ствола.