Минимальный диаметр свайного фундамента

Рекомендации по выбору диаметра свай под фундамент для частного строительства

Жесткость и долговечность силовой конструкции напрямую зависит от ее опорной площади.

Существуют различные типы опор, отличающиеся конструкцией, эксплуатационными свойствами и диаметром.

О том, как правильно и быстро подобрать диаметр свай по назначению, можно узнать, прочитав статью ниже.

Виды опор для фундамента

В домостроении используют такие типы оснований:

• буронабивные опоры (бетонные и железобетонные);
• забивные столбы (железобетонные, металлические и деревянные);
• винтовые стержни (стальные и железобетонные).

Расчет нагрузок

Допустимая нагрузка на один конструктивный элемент определяется, исходя из ее несущей способности. Основные требования и описания расчетов приведены в нормативном документе СНиП 2.02.03-85.

Теоретическая формула расчета показателя:

где:

• Yc — коэффициент условий работы;
• Ycr – коэффициент сопротивления грунта;
• R – сопротивление почвы;
• A– диаметр сваи;
• U – периметр сечения опоры;
• Ycri – коэффициент, отражающий воздействие почвы на поверхность опоры;
• fi – сопротивление почвы относительно поверхности силового элемента;
• li – длина боковой грани одной сваи.

Формула для расчета сопротивления буронабивных опор:

где:

• Ycf – коэффициент условий действия почвы на боковые поверхности опоры;
• Hi – толщина грунта, контактирующего с поверхностью сваи.

Предельную нагрузку для забивных свай находят по формуле:

Формула для расчета несущей способности винтовых опор:

где:

• a1 и a2 – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения почвы;
• c1 – коэффициент линейности или удельного сцепления для различных грунтов;
• y1 – удельный вес грунта, расположенного выше винтовой части сваи;
• h1 – глубина опоры;
• h – общая длина трубы;
• d – диаметр винтовой части.

Как видно из формул, несущая способность силовой конструкции зависит от геологических условий на участке, а также размеров свай. Табличные коэффициенты условий работы берут из СНиП 2.02.03-85.

Правильно рассчитать параметры фундамента под проектные нагрузки можно, подбирая габариты опорных элементов. Длину свай выбирают, исходя глубины несущего пласта и точки промерзания, тогда как за счет диаметра и количества силовых изделий можно влиять на грузоподъемность всего основания.

Выбор типа свай обусловлен такими факторами:

1. Экономической целесообразностью в заданных условиях.
2. Возможностью строительства своими руками.
3. Физико-химическими и механическими свойствами грунта.
4. Периодом года, когда планируется строительство.

Типовые размеры свайных опор

Размеры и несущая способность опорных элементов для усредненных условий всегда проводится в характеристиках изделий при продаже.

Типовые характеристики винтовой сваи:

• диаметр ствола 108мм, лопасти – 300мм;
• длина трубы – 2,0–2,5 м;
• толщина стенки трубы – 4–5мм;
• толщина лопасти – 5–6 мм.

Популярный размер бетонных винтовых свай:

• диаметр сечения – 300 мм;
• длина ствола – 4 м.

Популярные забивные сваи имеют следующие размеры:

• железобетонные столбы: длина ствола – 3 м, сторона – 150–200 мм;
• металлические стволы: диаметр 150 мм, толщина стенки – 3,5 мм, длина ствола – 1,5 – 2 м.
• деревянные: подбирается индивидуально.

Типовой размер буронабивных свай:

Как правильно подбирать для дома, веранды, забора?

Винтовые сваи отличаются от остальных типов такого фундамента более дешевой стоимостью, но при этом ограниченной грузоподъемностью.

Рекомендации по выбору винтовых опор под разные случаи частного строительства:

Диаметр трубы, мм	Размер винтовой части, мм	Несущая способность, т	Назначение
57	180	0,8	Легкие заборы, теплицы, мостики, качели
76	220	1,5	Заборы из кирпича и профнастила, хозблоки
89	250	3,0	Одноэтажные деревянные постройки, веранды
108	300	4,5	Каркасные дома, сооружения из бруса
133	350	7,0	Дома из бревен большого диаметра и газобетона, а также конструкции промышленного назначения

Среди всех забивных опор широкое применение получили ж/б конструкции, которые в отличие от деревянных и металлических столбов, способны выдержать большие нагрузки и служат от 100 лет.

Назначение железобетонных забивных опор:

Длина стержня, м	Сечение, мм	Грузоподъемность, т	Тип постройки
3–4	150х150	10–15	Легковесные постройки, деревянные дома, веранды, заборы, беседки
3–4	200х200	до 20	Кирпичные дома, многоэтажные сооружения из газобетона, промышленные конструкции

В отличие от двух предыдущих типов буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Перед тем, как подготавливать скважину, конструктору необходимо проанализировать суммарные нагрузки и геологию почвы.

В соответствии с потребностями в несущей способности фундамента бурят шурфы таких размеров:

Диаметр скважины, мм	Несущая способность одного опорного элемента, т	Назначение постройки
150	1,0	Заборы из сетки рабицы, садовые качели и беседки
200	2,0	Металлические ограждения, пристройки к дому, сооружения хозяйственного назначения
250	3,0	Веранды, каркасные и деревянные одноэтажные дома, гаражи, бани
300	4,0	Малоэтажные дома из брусьев и газобетона
400	7,5	Двух и более этажные здания и другие тяжеловесные постройки.

Длины несущих элементов определяются, исходя из уровня твердых пород, в которые должны упираться нижние концы свай. При этом обязательным остается условие, что глубина фундамента закладывается ниже точки промерзания.

Влияние габаритов на стоимость

Выбор типа и параметров свай обусловлен не только их практичностью в исходных условиях, но и экономической целесообразностью. Поскольку несущая способность силовых элементов зависит от габаритов, то полезно оценить, насколько меняется стоимость для различных моделей опор.

Зависимость цены винтовых опор от габаритов отражена в таблице:

Длина стержня, м	Диаметр трубы, мм	Размер лопасти, мм	Цена, руб.
1,5	57	200	850
2,0	76	250	1150
2,0	89	250	1290
2,5	89	250	1400
1,5	108	300	1200
2,0	108	300	1450
2,5	108	300	1550

Сравнить, как изменяется стоимость забивной опоры в зависимости от размеров, можно по данным из таблицы:

Длина ствола, м	Тип сечения, мм	Стоимость, руб.
3	150х150	1350
4	150х150	1750
3	200х200	1800
4	200х200	2300

От размеров буронабивных опор зависит потребность в бетоне, цена на который определяется исходя и его прочностных характеристик. Стоимость такого фундамента обходится в среднем от одной тысячи рублей за погонный метр.

К факторам, увеличивающим стоимость, относят:

• расход и класс арматуры,
• гидроизоляционные материалы,
• песок,
• щебень и т.д.

Как видно из представленных данных, цена силовых элементов прямо пропорциональна их параметрам.

Чем больше размеры, чем выше несущая способность такого основания. К факторам ценообразования также следует относить качество использованного материала.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Заключение

На этапе проектирования одна из ключевых задач конструктора – грамотно подобрать тип и параметры опорных элементов. За несущую способность фундамента в большей степени отвечает его опорная площадь, которая, в свою очередь, зависит от размера сечения свай.

Потребность в несущей способности силовой конструкции определяется, исходя из геологических особенностей участка и проектных нагрузок. Для расчета грузоподъемности используют формулы, регламентированные нормативными документами.

На практике, выбирая модель сваи, нужно обращать внимание не только на ее несущую способность, но и пересчитать показатель, используя табличные данные, описывающие свойства грунта под опорной площадью основания.

Источник

Пример расчет свайного фундамента с ростверком пример в программе

Характерные преимущества и минусы установки забивных свай

Этот вид основания под строение имеет выгодные и неоспоримые отличия от других оснований по параметрам:Так выглядят забивные сваи круглой формы

• не нужно проводить большой объем земляных работ, при этом прост в установке;
• сваи для фундамента можно вбить в любой непрочный грунт, кроме сальных пород;
• материал изготовления свай можно выбрать исходя из бюджета стройки, параметров здания и типа грунта;
• хорошо удерживает большую массу строения, применяется при сооружении высотных зданий, с большим количеством этажей;
• срок службы этого основания – 100 лет;
• возможность увеличение прочности с помощью обустройства ленточного фундамента из свай;
• свайный фундамент для кирпичного дома не боится перепадов температур, влагостойкий, негорючий и устойчивый к воздействиям окружающей среды;
• легко перевозить и хранить сваи из ЖБ.

Но как у любого материала и способа обустройства оснований для дома, у этого типа фундамента есть ряд недостатков, о которых стоит рассказать:

1. Прежде всего, придется запланировать цокольный этаж и предусмотреть способы его обустройства.
2. Если на участке преобладают посадочные и склонные к разбуханию почвы, то свайно-забивной фундамент может оказаться недостаточно устойчивым.
3. Если же грунт на вашем участке такой, как описан выше, то не стоит отчаиваться, и покупать другую землю – из этой ситуации есть выход. Свайно-забивной фундамент можно укрепить, например, установить на опоры монолитную плиту, или обустроить свайно-ленточный фундамент.

Важно! Если принять решение об обустройстве ростверка, то между почвой и лентой должен, находится промежуток, который после монтажа отсыпается щебенкой мелкой фракции, или песком. Это делается для того, чтобы во время зимнего пучения почва не могла воздействовать на ленту ростверка.Схема с размерами устройства свайного основания с ростверком
Конечно, у этого вида оснований есть недостатки, но их мало и при этом их всегда можно обойти и найти способ их устранения.Есть еще один важный момент – перед покупкой материала, для изготовления свайно-забивного основания, нужно тщательно изучить документы, в которых должна содержаться информация о производителе свай, материале, примененном при их изготовлении, дата выработки, номер партии. Кроме этого, продавец должен предоставить вам сертификат соответствия на данную продукцию

Если документов нет, то стоит отказаться от покупки.
Внимательно осмотрите материал, поверхность свай должна быть ровной и гладкой без видимых повреждений и нежелательных вкраплений. Например, микротрещины можно обнаружить, если намочить одну из сторон.Чертёж с размерами устройства основания с использованием забивных свай
При высыхании на поверхности проступят потемневшие полоски – это говорит о том, сто материал ненадлежащего качества. Стоит так же рассмотреть виды свай, так как они могут быть изготовлены из разных материалов

Кроме этого, продавец должен предоставить вам сертификат соответствия на данную продукцию. Если документов нет, то стоит отказаться от покупки.
Внимательно осмотрите материал, поверхность свай должна быть ровной и гладкой без видимых повреждений и нежелательных вкраплений. Например, микротрещины можно обнаружить, если намочить одну из сторон.Чертёж с размерами устройства основания с использованием забивных свай
При высыхании на поверхности проступят потемневшие полоски – это говорит о том, сто материал ненадлежащего качества. Стоит так же рассмотреть виды свай, так как они могут быть изготовлены из разных материалов.

Размеры опор

Изготовление винтовых свай в заводских условиях регламентируется положениями ГОСТа, созданными на основании многочисленных лабораторных испытаний, расчётов и практических наблюдений. Прежде всего, нормативами определяются марки стали, допустимые для производства опор, их длина и диаметр. От этих параметров полностью зависят долговечность их эксплуатации и несущая способность.

Стандартными размерами винтовых свай, согласно ГОСТ, являются:

По длине они могут быть от 1,6 до 12 м.

Ключевым параметром для определения несущих способностей служат размеры винтовых свай, прежде всего, их диаметр. Длина же опоры может регулироваться путём обрезки непосредственно на строительном участке. Таким образом, диаметр сечения является основным параметром сваи, от которого отталкиваются при проектировании несущего фундамента для будущего здания. Зная несущую способность винтовых свай, архитектор-проектировщик сможет вычислить минимально допустимое сечение опоры и расстояние между ними.

Типы свайных опор

Принимаемая за среднюю величину несущая способность винтовых свай такого типа составляет 0,8 т. Подобные опоры широко используются для возведения деревянных, каркасных и прочих облегчённых малоэтажных строений на просадочных и пучинистых грунтах.

Также 57-мм сваи могут применяться при необходимости возвести постройку на участке, имеющем значительный уклон. Как правило, заглубление стоек подобного диаметра производится вручную при помощи рычага-сваекрута.

Винтовые сваи подобного диаметра могут выдерживать, при условии установки на прочном грунте, до полутора тонн внешних нагрузок. Область применения опор такого сечения – бревенчатые, брусовые или газобетонные строения в 1 – 2 этажа, возводимые на насыпных грунтах, болотистых почвах или на участках с высоким уровнем грунтовых вод. Процесс заглубления происходит, в зависимости от прочности грунта, либо вручную, либо с применением техники.

108-мм

Несущие способности 108-мм винтовых свай достигают 3 – 3,5 т. Благодаря этому они могут воспринимать гораздо большие нагрузки: на подобном фундаменте можно строить одноэтажные кирпичные или железобетонные строения, ангары с металлическими каркасами, складские помещения и т.д. Монтировать такие фундаментные конструкции без использования специализированной техники весьма затруднительно, особенно, если глубина опускания составляет 5-10 метров.

Винтовые стойки различного диаметра

133-мм

Данный тип свай обладает самой высокой несущей способностью, превышающей 6 т на одну опору. Они могут использоваться для возведения массивных особняков, коттеджей и загородных домов из кирпича, камня или монолитного железобетона. Заглубление опор, имеющих такой диаметр, на сколько-нибудь значительную глубину без спецтехники невозможно из-за большой массы сваи и увеличенной силы сопротивления грунта.

На видео показано, как можно самостоятельно с применением подручных материалов и инструментов сделать лёгкие винтовые сваи для забора. Впрочем, опоры подобной конструкции вполне подойдут и для строительства лёгких хозяйственных построек: бани, сарая и гаража.

С помощью винтовых свай можно создать недорогое и, главное, прочное и долговечное основание для малоэтажной постройки практически любого типа. Необходимо лишь правильно произвести вычисления общего веса будущего строения и в соответствии с этим правильно выбрать тип опоры.

Виды расчетов

СП 24.13330.2011 указывает, что расчет фундаментных оснований выполняется по критическим состояниям, разделяемым на две группы.

Процесс монтажа свай

По предельным состояниям первой группы высчитываются и устойчивость, и несущая способность, учитываются прочностные характеристики материалов. Вторая группа касается осадки свай под воздействием вертикально приложенных нагрузок, различным сдвигам основания в горизонтальной плоскости совместно с пластами грунта, образования трещин значительной глубины в теле конструкции оснований из железобетона.

Допустимую осадку подземного основания здания, согласно СНиП 2.02.03-85, необходимо рассчитывать по второй группе состояний.

Важнейший нюанс расчетов – обязательное принятие запаса надежности. Итоговое значение принимается по расчету по различным альтернативным вариантам и сопоставления полученных данных.

В СП 24.13330.2011 представлены требующиеся расчетные значения и постоянные, уточнены нагрузки на основание и их возможные сочетания.

3.2. Определение несущей способности сваи.

Определение
несущей способности сваи по грунту.

Несущая способность F_d висячей буровой сваи по грунту определяется по
формуле

где – коэффициент условий
работы сваи;

= 1,0 – коэффициент
условий работы грунта под концом сваи, учитывающий способ её
погружения;

R = 2185 кПа – расчетное
сопротивление грунта под концом сваи, принимаемое по ;

A = p × 1,02 / 4 = 0,785 м2 –
площадь опирания сваи, принимаемая для буровых свай;

u = p × 1,0 = 3,14 м – наружный периметр поперечного сечения
сваи, м;

= 0,8 – коэффициент
условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий способ
погружения свай, принимается по ;

– расчетное
сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа,
принимаемое по ;

— толщина i-го
слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м.

3.3.Расчет
многорядного свайного фундамента по I группе предельных состояний методом
перемещений

Для удобства вычислений расчет ведём применительно к
одному ряду свай (такой прием возможен только при идентичном расположении свай
в каждом ряду).

Схема к расчету усилий в сваях приведена на рисунке.

Расчетные усилия, приходящиеся на расчетный ряд,
составляют:

Расчетная ширина сваи определяется по формуле:

—
К_ф – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения
сваи, при круглом сечении К_ф = 0,9;

Расчетный модуль упругости бетона для В35:

;

Жесткость свай на изгиб и сжатие:

Определяем по формуле глубину,
в пределах которой учитывается действие отпора (пассивного давления) грунта:

В пределах h_k
= 5 м лежит глина ленточная зеленовато-серая. По
принимаем значение К = 5880 кН/м4.

Определяем по формуле значение коэффициента
деформации:

Подсчитываем приведенную глубину заложения сваи в
грунте

— длина
участка сваи в грунте;

Поскольку , значения определим по следующим формулам

кН/м;

кН/м;

предварительно вычислив длину изгиба свай по формуле:

– свободная длина свай, м;

–
коэффициент, принимаемый из определенных таблиц.

Далее находим длину сжатия свай , опирающуюся на грунты
твердой консистенции, и ее характеристику по формулам:

Определяем коэффициенты канонических уравнений и
другие величины, входящие в систему

Члены, учитывающие влияние сопротивления грунта, окружающего
плиту фундамента на коэффициенты канонических уравнений:

т.к. ростверк является
высоким.

Горизонтальное перемещение плиты: ;

Вертикальное перемещение плиты: ;

Поворот плиты: , где

;

Определяем усилия, действующие со стороны плиты
ростверка на голову каждой сваи в расчетном ряду по формулам:

;

;

.

Определяем продольные усилия

;

Определяем поперечные силы

По следующим формулам проводим проверку:

2) ;

3) .

1) –
проверка выполнена;

2) –
проверка выполнена;

3)

3.4.Расчет
многорядного свайного фундамента по II группе предельных состояний методом
перемещений

Расчетом по II группе предельных состояний
определяют горизонтальное смещение верха опоры, осадку свайного фундамента и
сравнивают их расчетные значения с предельно допустимыми по нормам. Расчет
ведется на расчетные нагрузки, получаемые перемножением нормативных нагрузок
на коэффициент перегрузки γ_fII = 1,0.

Горизонтальное смещение верха опоры высотой h, см, определяют из
формулы:

, где:

—
u и ψ – величины определенные выше;

—
δ_x
– горизонтальное смещение верха опоры в результате деформации ее тела
(принимаем равным 0);

—
L_р –
длина наименьшего примыкающего к опоре пролета, но не менее 25 м.

Умножением на величину 1/ γ_fI, где γ_fI = 1,2,
осуществляется переход от величин u и ψ,
определенных в расчете по I группе предельных состояний, к величинам u
и ψ, участвующих в расчете по II группе
предельных состояний.

— проверка выполнена

Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения

Условный расчет количества свай в фундаменте

Минимальное количество опор для фундаментов с низким ростверком можно посчитать по формуле:

Где k – коэффициент, составляет 1,4; N’_I − вертикальная нагрузка на фундамент со стороны здания; F_d – несущая способность опоры; Y _k – коэффициент надежности, составляет 1,4.

После расчета минимально необходимого количества опор можно начинать делать эскизный проект будущего основания. Расстояние между опорами принимают до 1,5 метра, их обязательно нужно устанавливать на углах пересечения несущих стен и в точках наиболее высокой нагрузки на грунт. Объем строительных материалов рассчитывается индивидуально, исходя из местных условий и характеристик опор.

Предварительное распределение свай по минимальной площади нижней кромки ростверка рассчитывается так:

Тут параметры a, b – это ширина и длина опоры, а с – ширина обреза, той части опоры, которая отрезается при выравнивании фундамента по горизонтальной плоскости.

В некоторых случаях целесообразно комбинировать сразу несколько видов свай или увеличивать объем подошвы за счет устройства свайного поля. Его рекомендуется устраивать в тех случаях, когда на единицу площади грунта оказывается значительная нагрузка со стороны здания. Как правило, такие поля монтируют в бетонные стаканы, объем необходимых строительных материалов рассчитывается отдельно, как и марка бетона. Также здесь настоятельно рекомендуется провести расчет допустимой нагрузки на строительные материалы.

Расчет осадки фундамента по второй группе выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения. Осадка определяется по диаметру и площади подошвы сваи, а также их количества и выбора допустимого материала при растяжении. При этом, если будут запроектированы висячие опоры, тогда деформацию не рассчитывают.

Как не ошибиться при отсутствии опыта

С группой грунта

Свайный фундамент — удачный выбор для глинистых грунтов

Основой в расчете и определении целесообразности возведения свайного, как, впрочем, и любого другого основания, считается выявление вида грунта.

Грунты условно можно разделить на несколько групп:

• Каменистый (скалистый) грунт сам по себе может представлять надежное основание для строительства дома, потому свайный фундамент на нем возводить нет никакого смысла;
• На песчаных грунтах (также как и на «хрящеватых» — смеси песка, гравия, глины) также нет особой необходимости в установке свай — на них лучше всего устраивать мелкозаглубленные ленточные фундаменты, естественно, ниже глубины промерзания;

• На суглинках и супесях, равномерно сложенных, вполне можно построить дом и на ленточном фундаменте;
• Торфяники позволяют возводить лишь легкие строения на плитном основании. Посмотрите видео, как не ошибиться с типом фундамента.

С количеством свай

Чтобы пользоваться достаточно сложными вычислениями, описанными выше, разработаны простые правила подбора количества свай в соответствии с распределением опорных точек по периметру строения:

• Под каркасно-щитовыми и деревянными домами интервал между сваями не должен превышать 3 м;
• Для легкобетонных конструкций расстояние между заглубленными опорами следует принимать не более 2м.

Наиболее простым и понятным является следующий пример.

На листе бумаги в масштабе рисуется план дома. По углам и пересечениям стен намечаются точки, в которых сваи следует устанавливать прежде всего. Далее, применяются описанные чуть выше правила расстановки опор в зависимости от материала, из которого возводится постройка. Посмотрите видео, как рассчитать количество свай.

Из каких бы материалов ни строился бы дом, каких бы размеров и конструктивных особенностей он ни имел — расчет свайного основания в качестве несущей конструкции всего строения можно назвать главнейшим нюансом успешного строительства.

Источник