Сколько нужно винтовых свай на дом?

Свайные фундаменты — один из самых экономичных видов опор для здания. Они позволяют проводить строительство на территориях с высокой подвижностью грунта и большой его увлажненностью. Наиболее рационально для частного дома применять винтовые сваи, поскольку работы с ними не требуют особых умений, сложной техники и большого количества времени.

Порядок расчета

Чтобы в будущем не возникло проблем, рекомендуется перед началом монтажа провести предварительные расчеты.

Расчет фундамента на винтовых сваях и его проектирование включает в себя:

1. изучение основания под здание (геологические изыскания);
2. сбор нагрузок;
3. расчеты;
4. чертежи;
5. составление смет.

Выполнение всех этих пунктов обязательно. Пропуск какого-либо из них может привести к недостаточной несущей способности или перерасходу материалов.

Изучение характеристик грунта

При строительстве капитальных объектов должны проводится инженерно-геологические изыскания и лабораторные исследования почвы. Для этого выполняют бурение скважин с выемкой проб грунта. Глубину скважин для каждого строения определяют в индивидуальном порядке. Эти работы выполняются специалистами и их стоимость достаточно высока.

При строительстве индивидуального дома к услугам геологов можно не прибегать, а выполнить исследование грунта самостоятельно. Для этого выкапывают шурф глубиной на 50 см ниже глубины сваи и дают оценку найденным слоям грунта.

По возможности изучение почвы производят в нескольких точках, одна из них обязательно должна располагаться в самой низкой части территории. Также работы можно вести с помощью бура, оценивая грунт на его лопастях.

Важно выяснить тип грунта и наличие в нем водонасыщенных слоев. Вода значительно снижает несущую способность. Если обнаружена небольшая линза плохой почвы можно попробовать расположить сваи таким образом, чтобы обойти ее.

Одним из достоинств свайных фундаментов является то, что обеспечение несущей способности осуществляется не только за счет опирания на нижний слой, но и за счет трения по всей поверхности сваи.

Сбор нагрузок

Чтобы произвести грамотный расчет, необходимо вычислить нагрузку, которую коробка здания оказывает на опоры. Величину находят путем сложения следующих значений:

• вес стен и перегородок;
• вес перекрытий;
• вес кровли;
• собственный вес фундамента;
• полезная нагрузка;
• вес снегового покрова.

Для каркасного дома при вычислении можно воспользоваться таблицей.

Тип нагрузки	Величина
Стены с утеплением толщиной 150 мм	30-50 кг на квадратный метр стены
Перегородки из гипсокартона толщиной 80 мм без утеплителя	27,2 кг/м2
Перегородки из гипсокартона толщиной 80 мм с утеплителем*	33,4 кг/м2
Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м3	100-150 кг/м2
Кровельный пирог, кг/м2
С покрытием из металлочерепицы	40-60
С покрытием из керамической черепицы	80-120
С покрытием из битумной (гибкой) черепицы	50-70
Собственный вес фундамента
ø133 мм длиной 1,65м	27 кг
ø133 мм длиной 9 м	124 кг
ø108 мм длиной 1,65 м	22 кг
ø108 мм длиной 9 м	95 кг
ø89 мм длинной 1,65 м	14 кг
ø89 мм длинной 9 м	60 кг
Временные нагрузки
Полезная (мебель и оборудование)	150 кг/м2
Снеговая	по табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

*утеплитель укладывается для повышения звукоизоляции.

Значения веса фундамента приведены только для крайних длин, в среднем, масса одного погонного метра сваи диаметром 108 мм находится в пределах 10-13 кг, диаметром 133 мм — 14-16 кг, диаметром 89 мм — 9-7 кг. Точный вес сваи определенной длины можно узнать у производителя.

Для определения снегового района строительства пользуются картами из СП «Строительная климатология». Если угол наклона кровли составляет 60 градусов и более, снеговую нагрузку не включают в расчеты.

Приведенные в таблице значения являются нормативными, чтобы получить расчетные, их нужно умножить на коэффициент надежности, указанный ниже.

Тип нагрузок	Коэффициент надежности	Вычисление
От наружных стен	1,1	Длина стен*высота стен*массу = 4шт*6м*4,5м*50 кг*1,1 = 6600 кг
От внутренних стен	1,1	2шт(на два этажа)*3м(высота этажа)*6м(длина)*50 кг*1,1 =1980 кг
От перегородок	1,2	25м*2,7м(высота этажа)*27,2 кг*1,2 = 2204 кг
От перекрытий	1,1	2 шт(пол первого этажа и пол мансарды)*6м*6м*150кг*1,1 = 11880 кг
От кровли	1,2	(6м*6м*60кг*1,2)/cos45ᵒ(угол наклона кровли) = 3702 кг
От фундаментов (предварительно)	1,05	9шт*40кг (масса одной сваи)*1,05 = 378 кг
Полезная	1,2	2 этажа*(150кг*6м*6м)*1,2 = 12960 кг
Снеговая	1,4	180кг*36м*1,4 = 9072 кг

Диаметр винтовых свай

Чтобы произвести грамотный расчет свайного поля необходимо подобрать их диаметр. Чаще всего для индивидуального строительства применяются изделия диаметром 108 мм. Они подойдут для каркасного дома высотой в два этажа. Одно изделие способно выдержать нагрузку 5-7 тонн.

Если необходимо рассчитать фундаменты под массивные и высокие ограждения или одноэтажные каркасные постройки стоит остановить выбор на сваях диаметром 89 мм. Одно изделие в этом случае сможет выдержать нагрузку 3-5 тонн.

Под подсобные сооружения, навесы, небольшие заборы достаточно будет использовать сваи диаметром 76 мм. Несущая способность до трех тонн.

Длина винтовых свай

Для свайного фундамента на участках с устойчивыми грунтами достаточно будет использовать изделия длиной 2,5 м. В этом случае также необходимо учитывать перепады высот территории и предусматривать дополнительный запас. Опирание свайного поля по всему периметру должно происходить на одном уровне.

Для возведения свайно-винтового фундамента на грунтах с плохими характеристиками выполняют изучение грунта с помощью бура. Им нужно дойти до глинистого слоя. Длину сваи назначают так, чтобы она входила в этот слой.

Можно применить так называемый «метод контрольного вкручивания» —  в отверстия внутри тела сваи заводится лом, на него одевают трубчатые рычаги, два работника перемещают их по кругу, создавая крутящий момент, третий контролирует вертикаль ствола пузырьковым уровнем, при резком увеличении усилия затяжки (обязательно ниже отметки промерзания) работы прекращаются. Таким образом определяют глубину залегания несущего пласта и определить необходимую длину свай.

Важно! Расчет свайно-винтового фундамента должен предусматривать запас по длине. Если длина изделия больше, после монтажа его можно легко обрезать до нужного значения с помощью режущего инструмента по металлу. Запас рекомендуется предусматривать 0,2-0,5 м в зависимости от сложности рельефа местности.

Количество изделий для свайного поля

Зная диаметр и несущую способность одной сваи поля и нагрузку от всего дома, можно рассчитать их количество. В этом случае окончательную цифру из сбора нагрузок, умноженную на коэффициенты надежности, необходимо разделить на несущую способность одного изделия. Расчет достаточно прост и при наличии всех исходных данных не вызовет затруднений.

После того, как определено количество винтовых изделий для свайного фундамента, необходимо равномерно распределить их по периметру стен. В обязательном порядке опоры устанавливаются под углы дома. После определения количества и шага, по возможности нужно выполнить чертеж или эскиз будущего фундамента на сваях, это позволит избежать ошибок при монтаже.

Пример расчета для каркасного дома

Чтобы рассмотреть более подробно, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример для одноэтажного каркасного дома с мансардой. Кровля строения металлическая вальмовая, поэтому все наружные стены имею одинаковую высоту (нет фронтонов).

Внутренние перегороди из гипсокартона толщиной 80 мм без утепления, стены с утеплением толщиной 150 мм. Перекрытия деревянные по балкам. Высота этажа — 3 м, высота помещения — 2,7 м. Размеры дома в плане — 6 на 6 метров. Высота наружных стен мансардного этажа — 1,5 м. Внутренняя стена одна длиной 6 м, общая длинна перегородок на оба этажа — 25 м.

Глинистые грунты располагаются на расстоянии 3 м от поверхности земли, существенных перепадов высот на участке нет. Снеговая нормативная нагрузка 180 кг на квадратный метр.

Принимаем свайно-винтовые изделия диаметром 108 мм и длиной 3,5 м (необходимо предусмотреть дополнительный запас, поэтому лучше купить сваи длиной 4 м). В расчет нагрузок берем примерное количество, равное 9 шт (по всем углам + середина стен).

Расчет начинается со сбора нагрузок. Его выполним в табличной форме.

Тип нагрузки	Коэф-т надежности	Вычисление
От наружных стен	1,1	Длина стен*высота стен*массу = 4шт*6м*4,5м*50 кг*1,1 = 6600 кг
От внутренних стен	1,1	2шт(на два этажа)*3м(высота этажа)*6м(длина)*50 кг*1,1 =1980 кг
От перегородок	1,2	25м*2,7м(высота этажа)*27,2 кг*1,2 = 2204 кг
От перекрытий	1,1	2 шт(пол первого этажа и пол мансарды)*6м*6м*150кг*1,1 = 11880 кг
От кровли	1,2	(6м*6м*60кг*1,2)/cos45ᵒ(угол наклона кровли) = 3702 кг
От фундаментов (предварительно)	1,05	9шт*40кг (масса одной сваи)*1,05 = 378 кг
Полезная	1,2	2 этажа*(150кг*6м*6м)*1,2 = 12960 кг
Снеговая	1,4	180кг*36м*1,4 = 9072 кг

Сумма всех нагрузок на свайно-винтовой фундамент равна 48776 кг. В расчет принимаем округленное значение 48,8 тонн. Далее проводится расчет количества опор. Несущая способность одного изделия принятого диаметра — 5-7 тонн. Принимаем значение 6 тонн.

Количество необходимых опор = 48,8т/6т = 8,13 шт. Округляем до целого в большую сторону. Значение соответствует предварительному — 9 шт, окончательно его принимаем. Опоры устанавливаются по углам и серединам наружных и внутренних стен.

Приведенные выше вычисления позволят не ошибиться при строительстве и рационально расходовать ресурсы. Они не займут большого количества времени, но решат многие проблемы, которые могут возникнуть в будущем.