Как правильно подобрать винтовые сваи по размеру: диаметру и длине?

Расчет количества винтовых свай с помощью калькулятора

Калькулятор свай

1. Укажите длину сторон вашего строения.
2. Укажите тип строения – беседка, баня, дом, гараж, бытовое сооружение и т.д.
3. Укажите при необходимости кол-во этажей. Примечание:дом с мансардой будет считаться 1,5-этажным строением.
4. Выберите строительный материал вашего сооружения.
5. Укажите тип грунта на участке.
6. Укажите количество углов планируемого дома.
7. Укажите высоту цокольного этажа из предложенных вариантов.
8. Отметьте, собираете ли вы устанавливать камин/печку.
9. Нажмите на кнопку «Рассчитать».

Конечно, данный расчет является предварительным, он послужит ориентиром при планировании бюджета и дальнейшего заказа.

Винтовой фундамент служит отличным решением с точки зрения экономии времени и денег, а также по показателям качества итогового результата. Кроме того, монтаж такого типа основания прост и не вызывает затруднений у строителей. В некоторых случаях, застройщик может выполнить установку своими силами (частное домостроение).

Достоинства и недостатки

Начинать говорить о достоинствах свайно — винтового фундамента надо с позиции простоты проводимого процесса. Ведь для этого не нужна специальная техника, хотя именно с ее помощью монтажный процесс ускоряется до максимума. Ведь, что собой представляет данная разновидность фундаментных конструкций? Это металлическая труба, на конце которой установлен бур. Трубу вкручивают в грунт до необходимой глубины.

После установки всех свай их обвязывают металлическими или деревянными профилями (швеллер, двутавр,брус), которые образуют ростверк здания. На него и укладывают стеновые и напольные конструкции. Здесь нет опалубки, почти нет бетонного раствора, нет длительного времени, которое выделяется на высыхание бетонной смеси. Такой фундамент под дом небольших размеров можно смонтировать за один день.

При этом установку свайно — винтового фундамента своими руками можно провести на любых видах грунтов. Это касается регионов и с болотистой местностью, и вечной мерзлотой, и на участках с подтоплением весной. Но чаще всего его устанавливают на участках с уклоном, где работы по сооружению фундамента из бетона требуют особого подхода, больших финансовых и трудовых затрат. Ведь углублять сваи можно на любое расстояние, все зависит от длины трубы. Поэтому очень удобно выставить их в одной горизонтальной плоскости в независимости от рельефа местности.

И еще несколько преимуществ:

1. Проводить монтаж можно в любое время года.
2. Нет необходимости исследовать грунт на уровень пролегания грунтовых вод.
3. Фундамент для дома из винтовых свай не подвергается негативному воздействию пучения грунта.
4. Для свайно —  винтового фундамента нет надобности выкапывать большой котлован или рыть траншеи, что снижает затраты на его сооружение.
5. Он не будет тянуть капиллярную влагу из почвы, что гарантированно сохраняет стены дома.
6. В пространстве между полом и грунтом можно запланировать прокладку коммуникационных сетей.
7. Срок службы зависит от технических характеристик труб – их толщины, металла и способа защитного нанесения.
8. Давно подсчитано, что такая конструкция дешевле бетонной на 30 — 40%.

К минусам свайно — винтового фундамента можно отнести некачественное изготовление самих свай. Сегодня их изготавливают и кустарным производством в небольших цехах, где за качество никто не отвечает. Но есть и более серьезные недостатки:

1. Вкручивать винтовые сваи в каменистую или скальную породу очень сложно, а иногда и просто невозможно. Если принято решение использовать их на таких участках, то приготовьтесь к большим сложностям.
2. Обязательно обустраивается система водоотведения, что приводит к увеличению бюджета.
3. Коррозию металла никто не отменял. И хотя винтовые сваи обрабатываются защитными покрытиями, природа делает свое дело. Особенно это относится к участкам с повышенной химической активностью. Поэтому фундаменты СВФ не рекомендуется сооружать вблизи железных дорог, разрабатываемых шахт, высоковольтных линий электропередач.
4. Полноценный подвал под домом, установленным на винтовые трубы, не получить.

Недостатков свайно винтового фундамента немало. Но если правильно выбрать сваи по техническому назначению, если грамотно провести их монтаж, то можно гарантировать их высокую несущую способность и длительный срок службы.

Определение несущей способности грунта

Для монтажа свайно-винтового фундамента необходимо знать о несущих способностях грунта. Проект дома, и фундамента в том числе, создается на основе этих данных. Узнать структуру не сложно, для этого можно заглянуть в Интернет или поспрашивать у соседей.

Даже после выяснения этой информации проверить почву на участке лучше самостоятельно. Для этого необходимо взять старый бур для рыбалки и в дальнем углу участка пробурить отверстие. Это поможет наглядно увидеть состояние почвы: ее влажность глубина залегания горизонтов и т. д.

Для проверки рекомендовано бурить отверстие ниже предполагаемого уровня погружения свай. Это поможет ознакомиться с качествами нижних горизонтов почвы, которые и играют основную роль для фиксации опор.

Область использования винтовых свай

Винтовые сваи можно использовать для большинства типов строений

Определить какие винтовые сваи лучше достаточно сложно. Для каждой цели используется своя разновидность. Сегодня чаще всего такой фундамент используется при строительстве частных домов. К примеру, деревянный дом оказывает небольшую нагрузку на фундамент, поэтому можно использовать сваи.

Несущая способность винтовых свай дает возможность использовать их также для строительства:

• ограждений;
• гаражей;
• линий электропередач;
• пирсов.

Разные виды винтовых свай позволяют подобрать подходящий вариант, в каждом конкретном случае. Согласно ГОСТа данные изделия могут быть использованы для усиления существующего фундамента.

Особенности свайного фундамента

Этот тип фундамента не подходит для строительства зданий из тяжелых материалов (кирпич, бетон и т. д.). Он предназначен исключительно для возведения легких строений, таких как каркасники.

Конструкция отличается простотой монтажа. Работы проводятся по следующему алгоритму:

Выбор и очистка участка. Удаляются деревья, кусты и трава. В зоне проведения работ не должно проходить никаких коммуникаций.
Разметка территории. Это необходимо для максимально точного монтажа свай. Разметка проводится согласно заранее подготовленному проекту, где подробно указано месторасположения каждой опоры. Максимально допустимое расхождение с проектом — 2 см.
Монтаж свай. По разметке для каждой сваи делается небольшое углубление — 15-20 см, чтобы опору было легче ставить. Устанавливаем сваю и вкручиваем.
Монтаж свай — кропотливая работа. Для этого нужно привлечь 3-4 человека. В первую очередь опору нужно собрать: в верхней части свай есть специальное отверстие, куда вставляется лом (диаметров 3 см). На него далее монтируется рычаг — он помогает упростить процесс вкручивания опоры.
В качестве рычага берется труба длиной 3-3,5 м. Чем длиннее рычаг, тем проще вращается опора

Кроме того, важно, чтобы сваи входили в землю ровно. Для этого используется строительный уровень, который прикладывается к столбу во время вкручивания.
Далее ставим опору в подготовленное углубление и начинаем вкручивать. Для этого два человека берутся за рычаг с обеих сторон опоры и двигаются в направлении против оси

За один полный оборот свая погружается в землю примерно на 20 см.

Для этого два человека берутся за рычаг с обеих сторон опоры и двигаются в направлении против оси. За один полный оборот свая погружается в землю примерно на 20 см.

Поэтому прослеживать уровень вхождения следует на протяжении всего процесса

Важно помнить, что чем глубже опора погружена в землю, тем труднее проходит выравнивание

Бывает, что «первые» шаги даются сложно, и винт не хочет поворачиваться. В таких случаях углубление для опоры увеличивается на 10-15 см, а на рычаги, в качестве дополнительной вертикальной нагрузки, вешается какой-то груз. Когда опора будет легко проворачиваться, груз можно снять.

Как определить допустимую надежность фундамента

Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:

N=F/ γ,

в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы. Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции. Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.

Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.

С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:

1. Если общее число свай составляет 5-20, то этот коэффициент принимает значение 1,75-1,4. Принимают в расчет этот параметр при условии, когда определяется несущая возможность винтовых элементов с низким ростверком, монтаж которого выполняется на опорах висящего типа.
2. Коэффициент будет равен 1,25, когда процесс расчета опорной возможности ведется на почве, отделяемой в ходе зондирования при помощи саи-эталона. Провести такие исследования могут начинающие геологи, которые обустроили измерительную площадку с эталонной сваей на участке возведения основания.
3. Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.

Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.

На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.

На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.

Работа со сваями

После монтажа винтовых свай проводятся дополнительные работы. В первую очередь стоит убедиться, что все опоры установлены ровно. До нулевого уровня дома от земли должно быть минимум 60 см. Выравниваем все сваи, чтобы они находились в одной плоскости. Для этого можно использовать болгарку.

Далее опоры бетонируют, чтобы придать им прочности. Это исключит вероятность крена и деформации будущего фундамента. Также необходимо выгнать из полостей воздух, чтобы фундамент в дальнейшем не разрушался.

Смесь засыпается во внутреннюю пустоту сваи, также необходимо уложить армирование, это придаст конструкции надежности. Для этого готовится цементно-песочная смесь. Ее расход составляет 35 кг на 1 сваю.

Заключительный этап монтажа опор — привариваются оголовки. После этого выполняется обвязка брусом. Если использовать швеллер вместо бруса, тогда можно обойтись без оголовков. Это поможет значительно сэкономить.

Работа со свайно-винтовым фундаментом исключает следующие действия:

• Проведение подгонки свай под один уровень во время ввинчивания. Эта работа проводится после завершения монтажа всех опор, в противном случае это может спровоцировать проседание фундамента в дальнейшем;
• Удлинение неровно ввинченных свай;
• Монтаж опор меньше, чем на 1,5 м в грунт;
• Создание подготовительных отверстий для опор в земле глубже 50 см;

Как связана допустимая нагрузка с размером элементов свайно-винтового основания?

В задачи архитектора входит рассчитать, какую нагрузку может выдержать одна опора по отношению к их общему количеству. Самыми популярными на сегодняшний день остаются столбы с диаметром 57 – 159 мм. Нагрузки на каждый столб в зависимости от его толщины приведены в таблице:

Диаметр опоры, мм	Допустимая нагрузка, т
57	1,5
89	3,5
108	4,5
133	7,0
159	10,0

Исходя из представленных значений можно судить о назначении элементов:

• столбы с диаметром сечения до 108 мм подходят строительства каркасных и щитовых сооружений;
• d 133 мм – для кирпичных малоэтажных домов;
• d 159 мм – для построек из пенобетона с металлическими элементами конструкции.

Взаимосвязь между параметрами отражена в таблице:

Тип грунта	Несущая способностьучастка, кг/см2	Максимально допустимые нагрузки при высоте подземной части фундамента (м)
1,5	2	2,5	3
Глинистые почвы	4-6	3,5-4,5	4,5-5,5	5,5- 6,0	5,8-6,7
Песок с небольшим содержанием глины	3,4- 5,4	3,2-4,3	4,1-5,2	4,6-5,6	5,4-6,4
Песчаные почвы: пылеватые мелкой фракции средней фракции	5 8 15	4,1 5,4 9,0	4,9 6,5 9,7	5,5 7,0 10,5	6,2 7,7 11,1

Расчёт несущей способности винтовой сваи

Чтобы приступить к расчёту несущей способности винтовой стойки, надо получить исходные данные: расчётное сопротивление грунта, в который будет погружен шнек опоры, диаметр шнека (лопасти), габариты ВС.

Сопоставляя эти данные, специалисты получают расчётную несущую способность ВС. В заводских условиях в массовом производстве выпускают винтовые стойки длиной 2,5 м, диаметром ствола 58, 89, 108 и 133 мм. На основании многочисленных испытаний и расчётов были получены данные, которые отображает данная таблица:

Опорный слой грунта	Расчётное сопротивление грунта, кг/см2	58х2500, мм	89х2500, мм	108х2500, мм
Глина	5	1,6	2,5	3,5
Суглинок	4,5	1,4	2,2	3,2
Лёсс	1	0,3	0,5	0,7
Песок	9	2,8	4,4	6,4

Видео по расчёту фундамента на винтовых сваях:

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

• 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально. Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, мм

Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Виды

Этот элемент фундаментной конструкции делится на четыре вида:

1. С одной лопастью, которая закреплена в нижней части трубы.
2. С двумя лопастями. По сути, это все тот же первый вариант, только на определенном расстоянии от нижней лопасти установлена еще одна. Эта модель имеет повышенную несущую способность, но вручную ее заглубить очень сложно.
3. Узколопастные. Конструкция бура напоминает длинный конус с резьбой. Такие сваи применяются на каменистых грунтах.
4. Небольших размеров две лопасти, идущие одна за другой и соединенные в одну конструкцию. Используют эту модель в регионах с вечной мерзлотой.

Как связана допустимая нагрузка с размером элементов свайно-винтового основания?

В задачи архитектора входит рассчитать, какую нагрузку может выдержать одна опора по отношению к их общему количеству. Самыми популярными на сегодняшний день остаются столбы с диаметром 57 – 159 мм. Нагрузки на каждый столб в зависимости от его толщины приведены в таблице:

Диаметр опоры, мм	Допустимая нагрузка, т
57	1,5
89	3,5
108	4,5
133	7,0
159	10,0

Исходя из представленных значений можно судить о назначении элементов:

• столбы с диаметром сечения до 108 мм подходят строительства каркасных и щитовых сооружений;
• d 133 мм – для кирпичных малоэтажных домов;
• d 159 мм – для построек из пенобетона с металлическими элементами конструкции.

Взаимосвязь между параметрами отражена в таблице:

Расчет необходимого количества несущих конструкций

Определение расположения и количества свай фундамента дома

Выбор оптимального количества свай делается с учетом возможного крена, а также размеров и массы строения. Средние расстояния могут быть следующими:

• для домов малой массы (каркасных, деревянных ли бревенчатых) расстояние принимается не более 3 метров;
• для газобетонных, пенобетонных или аналогичных по массе домов – не более 2 метров;
• для заборов – 3,5 метра;
• для больших массивных зданий из кирпича, натурального камня и других строительных материалов проводится дополнительный расчет допустимой нагрузки сооружения на единицу площади грунта.

Итак, чтобы посчитать необходимое количество свай для проектируемого дома, нужно сделать сбор следующей информации:

1. Сделать или составить план дома, желательно с крышей и несущими перегородками.
2. Установить несущие сваи по углам здания и на перекрестках несущих стен.
3. Посчитать, какая масса здания будет расчетной, затем подобрать тип сваи с учетом материала и диаметра конструкции.
4. Между угловыми сваями и промежуточными запроектировать дополнительные опоры с учетом допустимой длины конструкции и массы здания.
5. Внутреннее пространство заполнить опорами с учетом расстояния между ними в пределах 2−2,5 метра.

Когда будет готов эскизный проект расположения свай, можно уже и посчитать суммарное количество необходимых опор.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

1. диаметр трубы и лопастей;
2. прочность грунта основания;
3. длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти).

• N — несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать),
• F — значение несущей способности (неоптимизированное),
• γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.

• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваиэталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,41,75 при количестве опорных элементов в пределах 520 штук.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле: F = S*Rо .

S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

ГОСТ «Грунты. Классификация».

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента. Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

1. условия работы;
2. характеристики грунта;
3. глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
4. диаметр лопасти;
5. характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Расчет свай на фундамент

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

1. грунты на участке — глина;
2. диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
3. масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
4. периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.