Как рассчитать свайное поле и что это такое? инструкции +фото и видео

Расчет необходимого количества свай

Монтаж свай

Определение числа опор, размещающихся в свайном поле, проводится в несколько стадий:

• Вычисление суммарного нагружения, приходящегося на основание во время его эксплуатации;
• Определение несущей способности каждой сваи;
• Деление суммарной нагрузки на величину несущей способности опоры, в результате чего определяется требующееся количество свай.

По окончании расчетов составляется исполнительная схема, на которой отражается расстановка опор по периметру и внутренним стенам дома. Для выполнения расчета суммарной нагрузки следует определить общую массу здания с учетом удельной массы используемых стройматериалов, а также площади конструктивных элементов дома.

Затем производится расчет эксплуатационной нагрузки на здание, по ГОСТ 20107-85 она равна:

• Для промышленных зданий 200 кг/м2 перекрытия;
• Для жилых домов – 150 кг/м2.

На следующем этапе выполняются расчеты снеговой нагрузки в зимний период времени; значение ее рассчитывается в зависимости от региона строительства. Для этого площадь крыши умножается на нормативный вес слоя снега, приходящегося на 1 м2.

Полученные нагрузки суммируются и умножаются на 1,2 (коэффициент надежности). На следующей стадии осуществляется расчет несущей способности опор на основании данных об основных характеристиках грунта. После выполнения расчетов суммарное значение нагрузок делится на несущую способность сваи, в результате чего получается требующееся количество опор, которое и отражается на исполнительной схеме, чертежах и плане дома.

Подбор типа свай

Сваи квадратного сечения

Наиболее часто применяющимся типом опор при устройстве свайного фундамента жилых домов являются цельные конструкции с сечением 300х300 мм. Также такие сваи применяются при строительстве:

• Мало- и многоэтажных сооружений;
• Зданий промышленного назначения;
• Устройства усиления ранее возведенных свайных оснований.

При возведении зданий утяжеленной конструкции, в которых от опор требуется максимальная несущая способность, могут применяться сваи сечением 350х350 мм и 400х400 мм. При устройстве фундамента для легких домов из пенобетона и деревянных материалов допускается использование опор 250 х 250 мм.

Сваи квадратного сечения широко используются при возведении зданий на всех видах грунта, в частности:

• На пучинистых грунтах;
• Грунтах, на которых возможны горизонтальные сдвижки;
• Влагонасыщенных и обладающих низкой плотностью почвах – торфяниках, илистых и заболоченных участках.

Если на стройплощадке имеется пласт проблемной почвы значительной толщины (превышающей 10 см), а длины сплошных опор недостаточно, то могут использоваться составные конструкции. Суммарная длина их в некоторых сложных случаях может достигать 28 м за счет стыкования отдельных элементов при погружении в грунт.

Плюсы и минусы свайно-винтового фундамента

Свайные фундаменты принципиально отличаются от ленточных и плитных тем, что каждая свая передает на грунт сосредоточенную нагрузку в отдельной точке. А свайно-винтовой фундамент в свою очередь отличается от свайно-забивного из железобетонных свай тем, что:

• Сваи – металлические трубы, гораздо хуже железобетона сопротивляющиеся изгибу.
• Металлические сваи в грунте подвержены коррозии.
• Заворачивание винтовых свай, в отличие от вбивания забивных, не уплотняет, а разрыхляет грунт.

Вследствие указанных факторов качество свайно-винтового фундамента очень сильно зависит от свойств подстилающего грунта. Идеальная «подушка» под винтовой фундамент – мощный сухой суглинок или слегка увлажненный аллювий, песок с включениями мелкой гальки. В последнем случае винт сваи при вкручивании толкает перед собой все более расширяющийся и уплотняющийся конус грунта. Из него при этом выжимается вода, а мелкие частички глины, всегда присутствующие в аллювии, цементируют его. В конце концов конус грунта приобретает прочность бетона, а конусы отдельных свай в глубине смыкаются. Свая заклинивается намертво, так, что ее легче свернуть в штопор, чем дальше завернуть или вывернуть; прочнейший фундамент теперь готов фактически без нулевого цикла.

Беседка с купальней на винтовых сваях

В плодородных многослойных грунтах большей части РФ свая фундамента работает по-иному. Как – разберем ниже, а пока укажем плюсы и минусы винтовых свай в России, за исключением горных районов и зоны вечной мерзлоты:

1. Не требуется планировка площадки и оборудование подъездных путей к ней – плюс.
2. Строительство не привязано к сезону, погодным/природным условиям и географическому положению объекта; сваи можно заворачивать и в болото, и в вечную мерзлоту – плюс.
3. Трудозатраты на устройство свайно-винтового фундамента на порядок и более меньше, чем любого другого; его можно собрать за 1-3 рабочих смены – плюс.
4. Не нужно ждать усадки фундамента, строительство можно начинать сразу после его монтажа – плюс.
5. Пристройки к основному зданию можно делать, не опасаясь усадки их фундаментов относительно старого – плюс.
6. Строительство возможно в зоне развитых подземных коммуникаций – плюс.
7. С применением промышленных методов сборки и в сочетании с железобетонным ленточным свайно-винтовой фундамент позволяет вести строительство на самых слабых грунтах, вплоть до плывунов – плюс.
8. Те же промышленные технологии строительства позволяют извлекать сваи из грунта для повторного использования – плюс.
9. Ограниченный срок службы: в увлажненных грунтах с химической реакцией, отличной от нейтральной, металлические сваи служат 50-60 лет; бурозабивные (см. далее) до 100-120 лет – минус.
10. Ограниченная свойствами грунта несущая способность: капитальное многоэтажное строительство на свайно-винтовых фундаментах невозможно – минус.
11. Свайно-винтовые фундаменты для жилых строений долговременного пользования на единицу несомой нагрузки от здания оказываются на 10-30% дороже свайно-забивных или ленточных – минус.
12. Устройство подвального помещения невозможно, т.к. нарушается взаимодействие свай с грунтом – минус.
13. Попадание текучей воды в подпол здания недопустимо, поэтому требуется достаточно сложная отделка цоколя и отмостка – минус.
14. Монтаж фундамента требует предварительных геологических исследований на месте строительства и достаточно сложных и трудоемких расчетов. Если для ленточных фундаментов можно разработать типовые проекты, то каждый свайно-винтовой проектируется индивидуально – минус.

В индивидуальном строительстве плюсы свайно-винтового фундамента безусловно оттесняют его минусы в следующих случаях:

• Временные легкие жилые дома. Скажем, берем недорогую посильную ипотеку на сборно-щитовой домик, а рядом понемногу строим сами капитальный особняк.
• Деревянные бани: надежная изоляция пола от грунта дает и от металлической печки достаточно легкий и мягкий пар.
• Хозпостройки, навесы, шпалеры.
• Заборы.
• Распашные ворота.

Столбы раздвижных ворот из винтовых свай делать не следует: под механизм все равно нужно основательное бетонирование, а его усадка в дальнейшем приведет к перекашиванию створки; также сваи неважно держат регулярные знакопеременные нагрузки при ее выдвижении/задвигании. Не очень подходят свайно-винтовые фундаменты и под гаражи; для въезда-выезда придется делать пандус высотой около 0,5 м, что неудобно, отнимает место на участке, усложняет и удорожает работу. Исключение – сварные металлические гаражи, но их эстетика всем известна

Исключение – сварные металлические гаражи, но их эстетика всем известна.

Расчёт количества свай

Перед тем, как приступать к монтажу свай, необходимо выполнить ряд предварительных работ. Первым этапом является расчет свайного поля.

Эта процедура представляет собой детальный и математически обоснованный анализ распределения опор на строительной площадке. Он производится в несколько этапов:

1. Проектировщик определяет общую нагрузку, которую создаст возводимое строение на основание.
2. Рассчитывается несущая способность 1 сваи, закладываемой в фундамент.
3. Общая нагрузка разделяется на характеристику одной опоры и таким образом определяется количество необходимых на конкретный объект свай.

При определении совокупной нагрузки, возникающей после возведения здания или сооружения, учитывают характеристики всех строительных материалов, будущее использование сооружения и общую площадь здания, а также отдельных конструктивных элементов.

В разработанных проектными институтами и утвержденных ГОСТах содержатся расчетные показатели нагрузки при эксплуатации каждого типа зданий. Они определены с учетом практического опыта. Для жилых зданий – примерно 150 кг/м2; при промышленном строительстве – 200 кг/м2.

Удельный вес 1 м2 стены

При возведении нескольких этажей важно учитывать этажность и производить расчеты как для каждого этажа в отдельности, так и для всей конструкции в целом. Удельный вес 1 м2 перекрытий

Удельный вес 1 м2 перекрытий

Удельный вес 1 м2 кровли

При расчетах необходимо учитывать регион, где происходит строительство. Для каждого района характерны уникальные средние показатели снежного покрова. При разработке проекта свайного поля обязательно высчитывают нагрузки от давления снежного покрова, исходя из среднестатистических наблюдений для конкретной местности.

Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

Для получения указанных данных необходимо площадь крыши здания умножить на массу снежного покрова. К итоговому результату прибавляют 20% — это дополнительный параметр, называемый коэффициентом надежности.

Проектирование свайного поля требует особого внимания к расчетам. Необходимо достигнуть оптимального сочетания количества опор, их прочности и заглубления

Для этих работ важно иметь точные данные геологических и геодезических предпроектных испытаний

В качестве примера таблица ниже содержит показатели несущей способности грунтов и винтовых свай:

И в конце, после получения всех расчетных данных, переходят к определению числа опор для конкретного проекта. Для этого общую массу делят на несущую способность одной сваи (как упоминалось выше).

Конструкция фундамента на винтовых сваях

Чтобы самостоятельно сделать винтовой фундамент, необходимо понимать его технологические характеристики, нюансы возведения и технологию строительства.

Винтовой фундамент является, по сути, винтовыми сваями. Они применяются для возведения деревянных срубов, каркасных домов и являются наиболее простым конструктивным решением среди вариантов фундаментов. Для строения винтовые сваи выполняют несущую, стабилизирующую и укрепляющую функции. Это наиболее простой для монтажа вид основания, по сравнению с широко применяющимися при возведении архитектурных сооружений из леса ленточным и монолитным фундаментами.

В отличие от монолитных фундаментов, винтовые сваи представляют собой трубы нужного диаметра, которые вкручиваются в почву и принимают на себя нагрузку, производимую сооружением. Через каждую трубу пропущен металлический прут, который приводит всю конструкцию в движение, а в почву такая конструкция врезается специальными лопастями, которые не просто прорезают отверстие для сваи, но и выполняют опорную и регулирующую нагрузку функции. Лопасти сваи – не единственный элемент, позволяющий сваям крепко удерживать здание. При монтаже винтового фундамента трубы свай можно дополнительно укрепить арматурой. Технологически, сваи удерживаются и при помощи бетона.

Фундамент данного типа идеален для нестабильных почв с преобладанием песка и с сезонным изменением уровня грунтовых вод. Сваи отлично фиксируют строение и позволяют ему не «поплыть». Также такой фундамент защищает строение от проникновения влаги. Данный вид фундамента хорош для мягких почв – глиняных или песчаных. Мягкость почвы нужна, чтобы труба с лопастями плавно вошла и не получила повреждения от твердых элементов. Еще одна причина сделать винтовой фундамент в местности с мягкой почвой – такие почвы обладают определенной подвижностью, а конструктивные особенности винтового фундамента позволяют крепко зафиксировать сваи и, одновременно дать пространство для маневров в случае сдвигов почв.

Не рекомендуется использовать винтовой фундамент в твердых почвах. Он нецелесообразен и смонтировать винтовые сваи по технологии невозможно ввиду слишком твердой породы.

Стандартная винтовая свая имеет следующие характеристики:
— диаметр трубы – 100 – 300 мм;
— диаметр лопасти – 200 – 550 мм;
— длина трубы – 1500 – 9000 мм;
— толщина проката – 8 – 12 мм;
— толщина лопасти сваи – 3 – 10 мм;
— вертикальная нагрузка одной сваи – 1 – 30 тонн.

Технологически, один конец винтовой сваи имеет специальную шляпку для крепления ростверка (несущая сторона), а другая – лопасти для углубления в почву. Ввиду того, что такой вид фундамента используется для строительства деревянных конструкций, используем для первого венца бревна или брус. Совпадение материалов позволит максимально прочно зафиксировать сооружение на сваях.

Как сделать проект самостоятельно

Раньше чертёж фундамента разрабатывался и чертился вручную, сейчас всё это можно сделать с помощью специальных онлайн-программ. Их использование позволяет справиться с задачей даже человеку, не имеющему опыта и навыков в строительстве. В целом, работа с ними гарантированно даёт такие возможности:

• Экономия денежных средств на оплате услуг специалистов.
• Возможность лично проанализировать тип фундамента, необходимое количество материала и рассчитать его примерную стоимость.
• Бесплатная программа поможет самостоятельно разработать план фундамента, чертёж. Исходя из полученных сведений, внести конструктивные изменения (при необходимости) в последующее строительство.

Необходимо учитывать, что для полноценной достоверности полученной информации понадобится ввести максимально точные технические данные. К ним относятся:

• Результаты геологического исследования местности (глубина залегания грунтовых вод, тип почвы, её подвижность).
• Материал стен, тип кровли и прочие нагрузки.
• «Снежность» региона (среднее количество снега, который будет скапливаться на крыше).

«Фундамент»

Предназначена для выполнения расчёта и разработки плана ленточного фундамента. В неё реализованы основные требования нормативов:

• СП 22.13330.2016.
• СП 24.13330.2011.
• СП 50-101-2004.
• СП 50-102-2003.
• СП 26.13330.2012.
• СП 25.13330.2012.

Своеобразный онлайн-калькулятор, который применяет вышеуказанные Своды Правил в отношении введённых параметров. Интерфейс прост и разработан таким образом, что понятен даже без наличия специализированных знаний.

Интерфейс программы для онлайн расчёта ленточного фундаментаИсточник planvsem.ru

«Base»

Онлайн-платформа для самостоятельно расчёта ленточного и столбчатого фундамента, а также ростверка для него. Доступ к интерфейсу бесплатный, с возможностью выбора типа стен, эксплуатационных нагрузок и других, не менее значимых элементов.

Список возможностей обширен и может пополняться собственными элементами. Широкий ассортимент позволяет выполнить расчёт и создать чертёж даже для самого конструктивно — сложного основания. Софт прост и интуитивно понятен не только профессионалам, но и новичкам.

Программа для расчёта фундаментных плит и составления чертежа их расположенияИсточник saucyintruder.org

«Плита»

Программа работает в онлайн-режиме, помогает просчитать ленточный фундамент из плит. Чертёж и количество материала выводится на экран. Расчёт осуществляется с учётом типа почвы, веса строения и других параметров возводимой конструкции. Подсчитывается количество фундаментных плит и их правильная раскладка на местности.

Максимально полный чертёж для строительства коттеджаИсточник saucyintruder.org

Выбор длины сваи

Важно с абсолютной точностью определить размер сваи, если длина окажется меньше, сооружение просядет в землю. Для этого, в первую очередь, необходимо исследовать грунт

Затем установить какой рельефа на вашем участке (характер перепадов высоты)

Для этого, в первую очередь, необходимо исследовать грунт. Затем установить какой рельефа на вашем участке (характер перепадов высоты).

Для определения типа грунта в самом низком месте участка выкопайте лунку на глубину примерно 50 см, если на этой глубине появляется глина и песок, то это означает, что длина сваи, которая будет использоваться, должна быть 2,5 м;

Если же вы наблюдаете поступление грунтовых вод, торфяные отложения, то, с помощью садового бура, вам необходимо продолжить исследовать грунт, пока не обнаружится глина и песок. Периодически вытаскивайте бур, чтобы очистить от грунта. По длине бура вы определите глубину, на которой располагается плотный слой грунта. Процедура не из легких и требует профессионального подхода.

При перепаде высот в 1 метр необходимая длина сваи 2,5 метра для верхнего ряда сваи, 3 метра – для среднего и 3,5 метра – для нижнего (цифры приведены из расчета длины строения 6 метров). Для подстраховки, при перепаде высот от 0,5 метра, добавьте к длине сваи 0,5 метра, из практики, при установке сваи на разновысотном рельефе по нижнему краю не хватает по 20-30 см.

Расчет свайной основы

Схема размеров свайного фундамента.

Разметка и дальнейший монтаж свай проводятся только после проведения ряда расчетов. В зависимости от диаметра винтовые сваи разделяются на несколько групп, которые используют в строительстве различного предназначения. Свайные конструкции диаметром 57 мм возможно применять только в возведении легких заборов; 76 мм – для монтажа деревянных заборов, заборов из профлиста, фундаментов под бытовки, хозяйственные блоки, туалеты; 89 мм – для монтажа тяжелых заборов, фундаментов различных пристроек к дому веранд, террас, лестниц, под каркасные дома; 108 мм – для фундаментов под каркасные многоэтажные дома, для бревенчатых пристроек.

Один из важных факторов при расчете свайного фундамента – точное определение длины свай и разметка, благодаря этому при дальнейшей эксплуатации дом не просядет под собственным весом. Длина свай определяется плотностью грунта, перепадами высоты на участках строительства.

Для определения качества грунта в самом низком месте земельного участка выкопайте лунку глубиной не менее 0,5 м. Если под слоем почвы обнаружился песок или глина, данный грунт считают благоприятным для монтажа винтового фундамента. Для возведения можно использовать сваи длиной 2,5 м.

В случае если под почвой находится торф, вода или плывун, потребуется соответствующий инструмент – садовый бур. Данный инструмент вставляют в готовые лунки и вкручивают до тех пор, пока на шнеке инструмента не обнаружатся плотные комки глины и песка. Бур в процессе вкручивания необходимо время от времени вытаскивать и стряхивать со шнека грунт. Такой подход к расчету поля позволяет рассчитать глубину плотных слоев.

Следующий критерий выбора – перепад высоты на земельном участке. При длине дома в 6 м и перепаде высот в 1 м для верхнего ряда фундамента потребуются сваи длиной 2,5 м, для среднего – 3 м, а для нижнего – 3,5 м. Если перепад высот более 0,5 м, берите винтовые сваи с запасом в 0,5 м.

Проект фундамента

Ключевой вопрос строительства любого дома заключается в разработке проекта фундамента, как основной наиболее важной части всего будущего несущего каркаса. В зависимости от многих факторов тип фундамента может иметь свои особенности

Вопросы, связанные с проработкой этих особенностей, расчетов конструкции и определения экономичных габаритов решает разработка проекта фундамента.

Проект фундамента – обязательная часть любого конструктивного раздела. Для частных жилых домов он, как правило, разрабатывается в составе раздела АС (архитектурно-строительный раздел) или в составе раздела КР (конструкции разные). Для сложных проектов фундаментов или для зданий площадью более 2500 кв.м. проект выделяют в отдельный комплект чертежей, предшествующий выпуску документации по надземной части.

Как проходит работа по разработке проекта фундамента?

1. Получение и анализ данных об инженерно-геологических изысканиях площадки строительства. Это важный и ответственный этап. На основании полученных геологических данных производится расчет фундамента и определение его типа.

— Для крупных проектов, требующих прохождения экспертизы, проведение инженерно-геологических изысканий площадки строительства обязательно; отчет по изысканиям подлежит сдаче в экспертизу, а проект фундамента, разработанный на основании этого отчета, должен полностью соответствовать рекомендациям геологов как в расчетной, так и в конструктивной частях.

— Для большинства объектов частной застройки инженерно-геологическое обследование площадки строительства не является обязательным, и потому зачастую не проводятся, что, тем не менее, нельзя назвать разумным.

— Разработать грамотный проект фундамента в этом случае – задача весьма условная и не всегда реализуемая, потому как главная его задача – выбрать наиболее экономичный вариант и при этом обеспечить нормальную работу конструкций всего здания – становится неразрешимой.

2. На основании данных геологических изысканий и эскизного проекта будущего здания решаются вопросы выбора типа фундамента и производится его расчет. В случае, если геологические условия и архитектурные решения позволяют использовать несколько типов фундаментов, выбор делают на основании оценки вариантов с точки зрения экономичности (вариантное проектирование). Каждый тип фундамент требует построения расчетной модели конструкций фундамента и оценки напряженно-деформированного состояния грунтов основания.

3. На основании расчета производится выбор габаритных размеров элементов фундамента. Принятые габаритные размеры согласовываются с архитектурным проектом объекта. При необходимости в эскизный и архитектурный проект вносятся изменения.

4. По данным расчета фундамента и определенных габаритов его основных частей разрабатывается рабочий проект фундамента.

Состав проекта фундамента

Рабочий проект по фундаменту включает в себя всю необходимую информацию для изготовления фундамента на строительной площадке и содержит текстовую и графическую части.

Графическая информация проекта фундамента включает в себя: чертежи фундамента (планы, разрезы, необходимые фрагменты и монтажные узлы), чертежи опалубки, армирования, спецификации на отдельные элементы, общую ведомость расхода стали и ведомость основных объемов работ.

К графическому комплекту чертежей прилагается текстовая документация в составе пояснительной записки (с обоснованием выбранного типа фундамента) и расчетного тома. Для объектов частных жилых домов и общественных сооружений, не проходящих экспертизы, текстовую часть комплекта документации по проекту фундамента частично включают в чертежи графического комплекта.

Для оценки конечной стоимости реализации фундамента на основании рабочего проекта составляется смета, которая учитывает стоимость строительных материалов, сложность выполняемых работ, а также стоимость рабочей силы.

Компания RELITON готова профессионально выполнить разработку проекта фундамента в сроки от 5-14 рабочих дней. Заказав проект фундамента у нас, Вы получаете комплексную услугу по расчету, проектированию и выпуску рабочей документации.

Устройство ростверка или проектного фундамента

Последним этапом строительства фундамента является обвязка погруженных свай железобетонным ростверком:

Производится отсыпка свайного поля песком так, чтобы высота оголовков свайных столбов соответствовала общему уровню высоты строительного участка, песчаная подсыпка тщательно уплотняется и утрамбовывается;

Рис.: Схема ростверка фундамента из железобетонных свай

• Из строганных досок толщиною 2-3 сантиметра обустраивается опалубка под заливку бетоном. Опалубка укрепляется наклонным распорками и устилается влагонепроницаемым материалом — геотекстилем либо клеенкой, препятствующим утечкам бетонного молочка сквозь щели между досками;
• Из рифленой горячекатаной арматуры создается армокаркас, он укладывается внутрь опалубки так, чтобы контуры каркаса были утоплены внутрь ростверка на глубину 4-5 сантиметров с каждой стороны;
• Выполняется заливка опалубки бетоном класса М200-М300, после чего бетон уплотняется с помощью виброуплотнителей и на период отвердевания укрывается пароизоляционным материалом.

Рис.: Железобетонный ростверк после заливки

Совет эксперта! По истечению 28 дней после заливки ростверка бетон набирает полную проектную прочность и фундамент становится пригодным для проведения дальнейших строительных работ.

Все тонкости размещения и монтажа свайного поля

• Расчет свайной основы
• Основные принципы расчета количества свай
• Расчет диаметра лопасти винтовой сваи
• Разметка свайного поля
• Установка свайного поля

Свайное поле представляет собой участок территории, на котором по заданной рассчитанной сетке погружены сваи.

Свайное поле – это участок территории, на которой расположена свайная сетка.

Расчет и разметка свайного поля – начальный и наиболее важный этап устройства свайного фундамента. От точности расчетов и разметки зависит устойчивость строящегося здания. В противном случае со временем может произойти проседание фундамента.

Использование свайного фундамента эффективно в нескольких случаях:

1. При строительстве здания, если в верхней части его основания слой грунта слабый. К данной категории грунтов относятся лессовидные, растительные, песчано-глинистые грунты и суглинки. В каждом из этих случаев возникает необходимость передать давление от здания на плотный грунт, расположенный на некоторой глубине.
2. При возведении фундамента на тяжелых грунтах, с целью уменьшения объема земляных работ, трудоемкости, стоимости и расхода бетона. При установке свайного фундамента нет необходимости рыть котлован, складировать и вывозить грунт. При необходимости возвести здание в кратчайшие сроки, свайное поле является идеальным решением.

Зависимость от размеров сооружения

Конструкторы рассчитывают параметры фундамента, при этом учитывают различные условия влияния. Размер дома и его функциональность является основополагающим фактором для выбора типа опоры и его размеров. Для промышленных объектов выбирают мощный фундамент, который сможет равномерно передавать давление на грунт от вибрации оборудования, толчков и электромагнитных колебаний.

Если под домом слабый грунт, его усиливают, чтобы сократить объем материалов на устройство основания дома. В проекте предусматривают систему отвода почвенной влаги от подземной части и гидроизоляционные оболочки. Защитные слои показывают на чертеже, о материалах и объемах информируют в пояснительной записке.