Сваи: расчет нагрузки

Легкий и недорогой свайный фундамент обладает множеством достоинств. Однако, чтобы он служил много десятков лет, необходимо сделать правильный расчет его несущей способности. Полноценные вычисления невероятно сложны, их редко делают даже при возведении крупных дорогих строений.

А упрощенный анализ вполне можно выполнить и самому, если не бояться простой школьной математики.

Простой расчет свайных фундаментов сводится к определению их количества, размеров (длины, диаметра), шага между отдельными опорами и их взаиморасположению на участке.

Чаще всего в частном строительстве используют два типа конструкций:

  • Свайно-винтовой фундамент складывается из металлических трубчатых свай с винтовыми лопастями на нижнем конце.
  • Буронабивные сваи представляют собой бетонные столбы, которые заливаются непосредственно на месте в предварительно пробуренную яму.

Рассмотрим детально расчет свайного фундамента отдельно для каждого типа.

Винтовой тип

Металлические трубы легкие, их не сложно доставить на участок и заглубить в почву. Этот тип используется строителями уже давно, поэтому нет смысла делать подробный анализ нагрузки. Можно приблизительно рассчитать величину нагрузки, основываясь на богатом опыте применения этого свайного фундамента.

Постройка основания

Чаще всего используют трубы определенного диаметра:

  • 57 мм — очень тонкие, применяются для устройства заборов, небольших навесов и пр.;
  • 76 мм — оптимальный тип для сарайчика, крупного навеса, массивного забора;
  • 89 мм — эти сваи уже подойдут для легкого одноэтажного домика из сендвич-панелей, деревянного каркаса и прочих легких материалов;
  • 108 мм — несущая способность винтовой сваи этого типа может достигать 7 тонн, это основной типоразмер для постройки одно- и двухэтажного дома.

Стоит помнить, что прочность самих опор определяется еще толщиной металла и качеством заливаемого в него бетона.

Кроме типоразмера придется определять необходимую длину опоры. Чтобы адекватно сделать расчет фундамента на винтовых сваях, обязательно нужно хотя бы сделать несколько пробных бурений, которые покажут стратиграфию слоев почвы, позволят рассчитать плотность и несущую способность почвы на разных глубинах.

Еще нельзя забывать про перепады высот на участке.

Важным также является правильный подбор расстояния между опорами. Этот параметр высчитывают на основе массы дома, несущей способности почвы и сваи, способности конструкции выдерживать деформации.

Для простоты можно воспользоваться следующими рекомендациями:

  • При постройке дома из камня и бетона — кирпичного, газобетонного , шлакоблочного — расстояние не должно превышать 2 метра.
  • При возведении деревянных построек — рубленных, каркасно-щитовых, каркасных — не более 3 метров.
  • При монтаже заборов — 3-4 метра и более.

Еще важный параметр, который придется учитывать — площадь опоры, которая определяется диаметром лопасти. Чем она больше, тем больше грунта принимает усилие.

Таким образом, расчет свайно-винтового фундамента производится по такому алгоритму:

  1. Вычисляется масса постройки со всеми перекрытиями, коммуникациями, мебелью, снеговыми и ветровыми усилиями.
  2. Вычисление постройкиОпытным путем определяется несущая способность почвы на выбранной глубине.
  3. С учетом этих данных и площади опоры одной трубы уже можно рассчитать необходимое количество свай.
  4. Берется план дома и полученное количество свай «раскидывается» по его площади.

    Обязательно опоры должны быть под углами, под стыками и пересечениями стен.

  5. Если расчетного количества опор не достаточно для правильного формирования свайного фундамента, в нужных местах добавляются еще опоры и добавляются к общему числу.

Зная итоговые цифры, можно приступать к полевым работам.

Смотрите нашу видео-подборку по теме:
к оглавлению ↑

Буронабивные опоры

Такой фундамент по многим показателям сходен с предыдущим и расчет нагрузки производится по такому же алгоритму. Аналогично высчитывается шаг между опорами, глубина залегания сваи.

Создание опор

Главное отличие — буронабивная опора позволяет варьировать несущую способность опоры не только за счет изменения диаметра, но и путем использования разных типов бетона.

В зависимости от марки бетона опора может сильно отличаться по тому, какую массу она может выдержать.

Еще одно отличие.

Если свайно-винтовой фундамент состоит из практически одинаковых опор, минимально отличающихся по своим свойствам, то прочность бетона сильно зависит от условий заливки и режима твердения. Это заставляет закладывать в расчеты существенный запас прочности.

к оглавлению ↑

Подсчет осадки

Грамотное проектирование обязательно включает в себя расчет осадки свайного фундамента. Это не только важно для правильного определения количества опор и их мощности, но и позволяет избежать дополнительных затрат в будущем.

Как показали недавние исследования, традиционный метод анализа, который включен в действительные технические нормативы, допускает несколько серьезных упрощений.

В итоге экспериментальная проверка свайного показывает ощутимые отличия реальной просадки от проектной. В частности, когда просчитывается осадка свайного фундамента, то для упрощения принимается, что почва под постройкой в пределах основания дома оседает равномерно, как будто на нее давит ленточный или плитный монолит.

Считалось, что при погружении в почву опора свайно-винтового фундамента увлекает за собой и тот грунт, который к ней примыкает.

Осадка постройки

А эксперименты показали, что осадка уменьшается с удалением от сваи по кривой.

Уже на расстоянии, равном половине диаметра опоры, грунт не оседает вообще.

Давление на грунт под опорой в десятки раз больше, чем нагрузка на грунт в межсвайном пространстве.

Кардинально отличается анализ просадки, если в работу включается ростверк. Расположенная на почве или заглубленная в грунт обвязка опор принципиально меняет распределение нагрузки.

Осадка снижается, сокращаются деформирующие грунт усилия. Таким образом, несущий ростверк позволяет снизить затраты на свайно-винтовой или буронабивной фундамент.

Смотрите нашу видео-подборку по подсчету нагрузок на основание: