Как рассчитать свайный фундамент самостоятельно

Актуальность использования свай предопределена не только финансовой или материальной выгодой, но и возможностью расположения здания на почвах со слабой несущей способностью.

В связи c этим на этапе проектирования дома стоит четко себе представлять, как провести правильный расчет свайного фундамента и на что обратить внимание в процессе монтажа ростверка.

Свайные технологии и их особенности

Применение свай в процессе строительства позволяет существенно сокращать подготовительные земляные работы, а в варианте применения на слабых грунтах выходить на слои с большей емкостью нагрузки.

Свайный фундамент представляет собой определенное количество свай, объединенных общим ростверком. Ростверковая часть может выполняться в виде монолитной бетонной плиты или ленты с использованием деревянного бруса и железобетонных балок. Сваи можно приобрести в готовом виде или соорудить своими руками непосредственно в месте размещения.

В домашнем строительстве, как правило, применяются винтовые, набивные и забивные сваи, ствол которых представляет собой в первом случае стальной цилиндр с заостренным винтовым наконечником, во втором и третьем – бетонный столб.

При использовании винтовых свай опора погружается в грунт посредством вкручивания до достижения необходимой глубины.

Набивной способ предусматривает изготовление шурфа и бетонирование опоры. Забивной метод обусловлен применением спецтехники. При помощи молота свая вбивается в грунт до достижения необходимой глубины.

Достоинства и недостатки свай

Вне зависимости от вида используемых свайных опор возведенное основание имеет следующие достоинства:

• возможность установки на любом типе почвы (исключение составляет скальные породы);
• относительно быстрый и простой монтаж;
• продолжительный период эксплуатации;
• умеренная ценовая политика в сравнении с плитой и лентой;
• высокая переносимая нагрузка.

Наряду с положительными характеристиками сваи имеют следующие негативные стороны:

• при ошибочных расчетах нагрузки или неправильном монтаже конструкция фундамента может осесть, что приведет к перекосам и преждевременному разрушению дома;
• необходимость проведения качественного анализа грунта (геологический анализ);
• целесообразность выполнения антикоррозийной обработки (винтовые сваи);
• исключается обустройство подвальных помещений;
• сложный расчет сваи и нагрузки на свайные кусты.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Для выполнения расчета свай специалисты прибегают к сложным математическим формулам, в которых отражаются все допустимые нагрузки на основание и свайные кусты, а также особенности почвы.

Однако примеры строительной практики позволяют предварительно высчитать количество свайных опор и допустимую нагрузку еще на этапе проектирования без обращения к дорогостоящим услугам профессионалов для примерного составления сметы.

Реализация такого мероприятия включает в себя учет следующих факторов:

• выбор длины и оптимального диаметра;
• определение плотности почвы;
• уровень перепада высот.

Определение оптимального диаметра

Диаметр свайных опор определяется в зависимости от допустимой нагрузки, типа и конструктивных особенностей будущего сооружения. В качестве примеров целесообразнее всего рассмотреть наиболее используемые на практике виды сваи:

• 76 мм – несущая способность – до 3 т, используется для возведения хозяйственных построек с небольшим удельным весом;
• 89 мм – несущая способность – до 5 т, применяется для устройства каркасных или щитовых сооружений;
• 108 мм – несущая способность – до 7 т, находит свое применение в строительстве одно- и двухэтажных построек с использованием клееного бруса, бревен или блоков ФБС.

Определение длины

Правильный расчет длины сваи позволяет предотвратить усадку сооружения в процессе эксплуатации. Представленный показатель зависит от двух значений: плотность почвы и уровень перепада высот.

Плотность почвы

Для более точного определения плотности грунта следует провести качественный геологический анализ. В целях экономии можно установить данный показатель без привлечения специалистов на основании следующего примера. При помощи лопаты в самой низкой точке площадки выкапывается незначительное углубление глубиной около 1 м.

Впоследствии подготовленный шурф станет направляющей для вкручивания винтовой сваи. В случае залегания преимущественно плотных пород почвы: песка или глины, оптимальная длина сваи должна быть в пределах 2,5-3 м.

Пример нахождения в грунте слабых слоев почвы или высокий уровень размещения грунтовых вод предусматривает использование, как минимум, ручного бура.

Посредством вкручивания добираемся до плотных пород и в зависимости от глубины погружения бурового стержня, определяем длину сваи.

Уровень перепада высот

Аналогично представленной выше процедуре определяем длину сваи, свойственной нижнему участку строительной площадки. Затем, измеряем расстояние между максимальными и минимальными значениями высот. Складываем разницу высот и длину сваи, установленную для нижней точки.

Разница высот устанавливается путем использования нивелира, отвеса или водяного уровня.

Вычисление количества свайных опор

Расчет свай позволяет определить размер шага их установки. Для примера стоит обратиться к общей строительной практике, согласно которой промежутки между сваями в большинстве случаев встречаются следующих размеров:

• для деревянных сооружений (финские или щитовые дома, из клееного бруса или бревна) – до 2,5 м;
• для конструкций из блоков, пенобетона и пр. – до 2 м.

При высоком боковом давлении ветра длина сваи может быть увеличена до 3 м.

Более простой расчет необходимого количества свайных опор предусматривает составление эскиза следующим образом:

• Обозначаем сваи в углах конструкции.
• Отмечаем опоры в местах стыковки внутренних и несущих стен.
• Заполняем оставшееся пространство схемы сваями с шагом из расчета общего веса и вида сооружения (классический шаг – 1,5-2 м).

В случае выполнения пристройки или террасы отмечаем количество свай по представленному примеру. Важный нюанс – дополнительное усиление сваями будущей площадки для котла или отопительного оборудования.

Пример подсчета основания на сваях

Расчет сваи предусматривает вычисление по сложным формулам, в которых представлено существенное количество показателей и коэффициентов. Информации о порядке проведения с указанием наглядных примеров в интернете множество, однако, большинство из них не в полной мере освещает исследуемый вопрос.

В связи с этим целесообразнее всего оставить точные подсчеты профессионалам. Вместе с тем, для прогнозирования расходов можно самостоятельно провести промежуточные расчеты для проверки наемных работников и составления сметы по следующему алгоритму:

• Вычисление удельного веса сооружения. Для определения общей массы необходимо посчитать вес каждого элемента здания: стен, перекрытий, кровельной и стропильной систем. Представленное мероприятие реализуется исходя из среднего веса 1 кв.м. используемого строительного материала.
• Расчет снеговой нагрузки. Для вычисления данного показателя необходимо установить нормативную снеговую нагрузку по своей климатической полосе. Затем, умножить найденное значение на площадь крыши.
• Расчет полезной нагрузки. В нее входит вес мебельных гарнитуров, бытовой техники, людей и иных предметов, планируемых к нахождению в доме.
• Установка несущей способности сваи.
• Расчет количества свай. Вычисление представленного показателя устанавливается путем деления всех нагрузок на несущую способность сваи.

Особенности обустройства фундамента из набивных свай

Набивной способ возведения свайного основания предусматривает обязательный учет следующих особенностей:

• глубина шурфа должна быть ниже границы промерзания почвы на 25-30 см;
• необходимость использования специальных расширительных насадок. Их применение потребуется для создания полости при достижении требуемой глубины набивной сваи. Впоследствии посредством заполнения данного пространства бетонным раствором образуется подошва, увеличивающая несущие характеристики сваи за счет значительной площади опоры.
• необходимость обустройства опалубки (в качестве нее могут выступить несколько листов рубероида или асбестовая труба, которые предварительно устанавливаются по периметру набивной сваи). Обязательное использование опалубочной конструкции обеспечит защиту от осыпания грунта в момент заливки бетона набивного элемента, а также предотвратит его разрушение от прямого воздействия влаги и сезонных перепадов температур.
• установка армированного каркаса.

Посмотрите видео, как производится монтаж набивных опор с учетом всех особенностей заливки.

Особенности монтажа забивных свай

Технология забивных свай предусматривает обязательное участие специалистов. В зависимости от скорости погружения опоры в грунт устанавливается его сопротивляемость и плотность. Установка забивных элементов осуществляется посредством использования специальных сваебойных машин.

Ростверковая часть, как правило, формируется из монолитных железобетонных изделий. Арматурные прутья забивных свай и элементов ростверка свариваются, после чего выполняется бетонирование угловых частей.

Расчет необходимого количества забивных опор и их допустимая нагрузка определяется строго по СНиП в зависимости от типа грунта и веса сооружения.

Особенности устройства ростверка

Ростверк свайного фундамента требует особого внимания, поскольку он в значительной степени предопределяет практичность всего сооружения. В большинстве случаев высота ростверковой части изготавливается не больше 30 см, а ширина определяется в зависимости от толщины наружной несущей стены. Отдельным пунктом при вычислении ростверка является расчет на изгиб. Данный показатель устанавливается по боковым граням колонных элементов, их сечению, ступеней ростверка части и наружным поверхностям стакана.

Расчет всех значений и определение количества свай должен осуществлять квалифицированный специалист. Собственноручно такие вычисления произвести практически невозможно. Приступать к обустройству ростверка целесообразно только после получения точного инженерного расчета на основе качественного анализа грунта.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как производится заливка ростверка, устойчивого к изгибу.

Вместе с тем, в данной ситуации положительным моментом является то, что в случае перекосов здания или появления трещин в фундаменте вы сможете предъявить претензии к составителям документа и потребовать возместить ущерб.

Из особенностей возведения данного элемента следует выделить следующие примеры оптимальных значений:

• оптимальные габариты ростверка – 30х40 см;
• обвязка заливается бетоном не ниже марки М300;
• необходимость установки по периметру конструкции армированного каркаса.

Заключение

В завершение хотелось бы отметить, что надежный свайный фундамент – продукт труда квалифицированных специалистов и использования качественных материалов. Безусловно, вычислить нагрузку на ростверк и свайные кусты, а также выполнить расчет сваи, можно и самому с учетом требований СНиП, но ошибки, допущенные при определении всех показателей, могут привести к тяжелым последствиям при эксплуатации дома. На фундаменте экономить не стоит.