Количество и расположение винтовых свай в фундаменте

Появление винтового фундамента в частном жилищном строительстве чаще всего связывают с развитием каркасного домостроения. Для легкого каркасного дома винтовые сваи, пожалуй, более предпочтительный вариант, чем столбчатый фундамент. Установленные на глубину ниже уровня промерзания, лопасти в прочном грунте, связанные по верху стальным швеллером, они могут служить надежным основанием даже для брусовых и бревенчатых стен.

Особенности свайных фундаментов

Основание такого типа состоит из определенного количества винтовых опор, которые вкручиваются в грунт механическим или автоматизированным методом. Сама свая представляет собой металлическую трубу, имеющую наконечник и одну или несколько лопастей. Есть также изделия, на которых лопасть отсутствует.

Винтовой фундамент отличается от других типов оснований своими особенностями. Для него не требуется устройства траншей или котлована, так как «винты» вкручивают точечно прямо в имеющийся грунт. Готовая конструкция из винтовых свай остается на виду или закрывается стройматериалом. В последнем случае пространство под домом переоборудуют для хозяйственных нужд.

Как рассчитать расстояние между сваями

Прочность, долговечность, устойчивость и другие практические качества фундамента зависят от расстояния между его опорами. Если мы говорим об СВС, то стоит учитывать вес готовой конструкции. Чем больше эта величина, тем больше опор требуется для основания здания.

Существуют установленные минимальный и максимальный лимит по расстоянию между свайными опорами. Минимально допустимый размер составляет один метр, максимальный – три метра. Правильно рассчитав число свай и оптимальное расстояние между ними, можно построить здание любого размера, высоты, этажности и т.д.

Для расчета требуются данные по типу грунта, климатическим особенностям местности, информация о весе здания и множество других параметров.

Также стоит принять во внимание:

  • число и размеры внутренних стен;
  • количество этажей здания;
  • наличие или отсутствие печей или каминов;
  • участки здания с наибольшей и наименьшей нагрузкой.

Только после составления поэтажного плана дома можно подбирать диаметр и длину свай, подсчитывать их число и распределять расположение каждой конкретной опоры. При этом значение имеет не только длина всего столба, но и отдельно длина винтовой навивки, а также диаметр спиральной ленты на наконечнике сваи.

На выбор размера винтового стержня влияют:

  • особенности почвы, количество и концентрация в ней минеральных примесей;
  • глубина промерзания грунта;
  • сопротивляемость грунта ввинчиванию опоры;
Как рассчитать расстояние между сваями
  • уровень расположения твердых пластов.

Не меньшее значение имеют климатические условия. Так, сваи длиной до полутора метров подходят для использования в районах с теплым и жарким климатом. Для умеренных широт рекомендованы столбы высотой 1.5 метра. С холодными северными районами совместимы винтовые конструкции от двух метров и выше.

Порядок размещения свайных опор

На порядок расположения винтовых опор напрямую влияют все те же особенности здания – вес, нагрузка, конструкция. Имеет значение и рельеф местности, перепад высот, специфика грунта. Поэтому для каждого проекта составляется индивидуальный план расстановки опор.

В настоящий момент можно выделить четыре главных алгоритма их расположения:

  • одиночный – винтовые сваи ввинчивают по контуру фундамента, по углам и под несущими стенами, важно, чтобы расстояние между каждым опорным столбом было одинаковым и не превышало трех метров;
  • ленточный – сваи устанавливают через каждые полметра друг от друга и расставляют по контуру фундамента;
  • кустовой – опорные столбы ввинчивают под самые тяжелые элементы здания и в местах стыка несущих стен, причем не по одной свае, а сразу по несколько штук, расстояние между ними не принципиально;
  • сплошной – свайными стержнями заполняют весь контур будущей постройки с расстоянием друг от друга в один метр.

Одиночные схемы расположения применяются для возведения легких конструкций небольшого размера. Это идеальное решение для каркасных домов, небольших коттеджей или бань.

Ленточный фундамент применяется там, где предполагаются большие вертикальные нагрузки. Это разумный выбор для одноэтажных домов из древесины, газо- и пеноблоков.

Сплошной способ актуален для тяжелых и больших зданий, а также при строительстве на просадочном грунте.

Виды свай

Разновидности свай

Виды свай

Количество необходимых опор зависит от типа и размеров, способа установки, площади основания.

В промышленном и гражданском строительстве используют типы свай:

Виды свай
  • Забивные, железобетонные или стальные. При установке механизированный молот производит удары, углубляя опору. Грунт вокруг сваи уплотняется, а часть нагрузки в дальнейшем будет восприниматься боковыми стенками.
  • Буронабивные. Для сваи бурят отверстие необходимой глубины и диаметра. Монтируют в шурфе каркас арматуры и заливают отверстие бетоном. При обустройстве отверстий возможно расширить нижнюю часть шахты, тем самым увеличить площадь сечения. Исходя из этого расстояние между буронабивными сваями может быть больше, чем у других видов.
  • Вибропогружаемые утапливают без больших ударных нагрузок. Свае придают вибрацию, и она под собственным весом продавливает грунт. Способ используют для пустотелых труб большого диаметра, выдавленную во внутреннюю полость землю извлекают и удаляют со стройплощадки.
  • Винтовые основания чаще применяют при возведении каркасных или деревянных жилых домов, так как монтаж опоры можно провести без использования тяжёлой техники. К нижней части конструкции приварены лопасти, что значительно увеличивает площадь опоры. Поэтому расстояние между винтовыми сваями может быть больше чем при других типах конструкции.
  • Вдавливаемый тип подходит для небольших строений и ограждений. Для монтажа необходима специальная техника.

В качестве материала используют железобетон, металл, дерево.

Виды свай

Для оптимального распределения нагрузки сваи соединяют обвязкой или ростверком. Частный случай — объединение свайного поля и ленточного фундамента.

Читайте также:  Как обложить дом кирпичом если нет фундамента?

Как работает винтовая свая?

Разберем типичный для средней полосы РФ случай расположения слоев грунта, см. рис. справа:

Работа винтовой сваи в грунте

  1. Сверху – гумус, постепенно переходящий в супесь, общей мощностью 0,15-3 м. В данном случае важно не их плодородие, а то, что грунты это очень слабые, несущая способность менее 2 кг/кв. см, рыхлые и в глубине сильно, а перед зимой и обильно, увлажненные.
  2. Слой суглинка с несущей способностью 3-4 кг/кв. см. Его мощность для возможности применения обычных винтовых свай должна быть не менее 0,7-1,2 м, а сам он в пределах строительной площадки сплошным.
  3. Рыхлый, сильно, вплоть до плывунов, обводненный аллювий большой мощности; несущая способность не более 2-3 кг/кв. м.

В черноземной полосе гумус на супеси может достигать мощности более 5 м, с одной стороны. С другой, там местами прямо на поверхность могут выходить т. наз. ергени – песчано-глинистые отложения Ергень-реки времен последнего оледенения, по которой воды тающего ледникового щита Фенноскандии стекали в древнее Сарматское море, объединявшее Черное, Азов, Каспий и Арал. Свое название в геологии она получила от моренной гряды Ергень, в которой впервые были обнаружены эти характерные отложения. Между прочим, по геологическим данным, эта «речка» достигала 200 км ширины русла, а ее пойма – 600 км.

Несущая способность ергеней уже на глубине 0,5 м достигает 5-6 кг/кв. м, а при вворачивании сваи конус уплотнения нарастает чрезвычайно быстро. Если свая ушла в ергень до заклинивания глубже, чем на 2,5 м, отлично, фундамент будет очень прочным. Если менее чем на 2 м – здесь на сваях строить нельзя. Но вернемся к обычным грунтам.

Примечание: сходными с ергенями свойствами обладают аллювиальные наносы предгорий и приморских равнин.

Верхний слой гумуса с супесью, подверженный промерзанию – пучинистый. Вода при замерзании расширяется равномерно во все стороны, поэтому зимой пучинистый грунт крепко обхватит сваю со всех сторон и с огромной силой потянет вверх. А весной, оттаяв, отойдет в стороны и даст ей возможность свободно проседать и наклоняться. В наших краях, увы, почти вся нагрузка на винтовую сваю передается ее пятой ниже, а с боков ее вес почти ничто не держит. Выжимания воды и спрессовывания грунта вокруг сваи в конгломерат, как при забивании забивной, при заворачивании винтовой не происходит.

Супесь ниже глубины промерзания почти не сопротивляется вырыву сваи. Если слой суглинка, который только и воспринимает нагрузку, меньше минимальной его толщины 0,7-1,2 м, то остается всего 2 выхода:

  • Загнать сваю в суглинок только на 1 виток винта, причем конец сваи не должен протыкать несущий слой более чем наполовину, иначе его вокруг сваи размоет почвенной водой. Еще одно условие – до несущего пласта должно быть не менее 2,5 м от низшей точки стройплощадки, иначе у фундамента не окажется должной поперечной устойчивости.
  • Взять очень длинную, не короче 5 м, сваю специальной конструкции для пучинистых и плывущих грунтов, см. далее. Эти же сваи пригодны для верхнего слоя свыше мощностью 3 м, напр. на черноземах. Но заворачивать их можно только тяжелой спецтехникой. Мало того, что свая длинная, да еще земля вязкая и липкая.

Примечание: в первом случае на сваю длиной менее 4 м свободно надевается противовырывной кожух из металлической трубы, как показано на рис. Пример технического парадокса – чтобы свая крепче сидела в земле, ее нужно от земли отгородить.

Установка винтовых свай своими руками

Перед разметкой рекомендуется снять плодородный слой: зачем вам огород под домом?

Разметка производится просто. С помощью колышков и шнура намечают осевую одной из стен дома (начинают обычно с фасадной) и отмечают ее длину. Из крайних точек строго под прямым углом откладывают расстояние равное длине боковых стен дома и устанавливают угловые колышки.

Измеряя диагонали (они должны быть равны), проверяют прямоугольность построения. Натягивают шнур по всему периметру и размечают места, где должны располагаться сваи: под углами, на пересечении стен – обязательно. Остальные равномерно с расчетным шагом по всему периметру фундамента.

Сваи вкручивают вручную или специальными механизмами, заводского изготовления или самодельными. При ручном методе на конце сваи крепят приспособление, в которое вставляют отрезки труб 3-5 м (больше – легче крутить).

Два человека ходят по кругу, заворачивая сваю, один контролирует ее вертикальность, «примагнитив» к свае уровень. Сваю вворачивают на расчетную глубину и повторяют процесс на всех остальных. В случае ошибки сваю можно выкрутить и вкрутить снова. Это большой плюс.

Когда все сваи установлены, их обрезают на одном уровне.

На верхний конец сваи приваривают оголовок. Конструкции разные: просто пластина со шпилькой, к которой крепится обвязка или специальный кронштейн с регулировкой высоты для крепления бруса. Часто приваривают стальной швеллер, связывая намертво все сваи в жесткую конструкцию.

Самостоятельное изготовление свай

Готовые сваи стоят не дешево. Но их конструкция проста и ее можно повторить в домашних условиях, при наличии сварочного аппарата и опыта работы с ним.

Для этого используют трубы подходящего диаметра и толщины (согласно расчетам) и листовой материал. На конце трубы делают треугольные вырезы болгаркой и, загнув их в конус, проваривают. Затем изготавливают из картона шаблон – разрезанное кольцо с отверстием, чтобы по нему вырезать лопасти из листового металла. Кольца изгибают в форме шнековой лопасти, надевают на трубу и приваривают. Готовую сваю зачищают, грунтуют и красят.

Читайте также:  Как укрепить своими руками фундамент частного дома

Глубина заложения фундамента

Важнейшим фактором, влияющим на качество возводимой конструкции, является расчет длины сваи для возможности правильного заложения глубины фундамента. Размер свай определяют в зависимости от перепадов высоты на строительной площадке и от качества почвы. При недостаточной длине металлические опоры основания постройки могут со временем просесть под своей тяжестью.

Чтобы иметь представление о том, какую усадку может дать фундамент из свай, нужно определить характер почвы на участке. Для этого роют яму глубиной 50 см. Оптимальным для установки винтового основания является грунт, в котором неглубоко под слоем чернозема появляется песчаник или глина (на расстоянии до 40 см). В такой ситуации смело применяйте стандартные сваи по 2,5м. В случае обнаружения высокого залегания грунтовых вод, торфяника, плавуна или любой другой неплотной породы вам понадобится специальный бур.

Ввинчивайте его, доставая по мене необходимости, чтобы стряхнуть землю со шнека. Продолжайте вкручивание до тех пор, пока на винте не появятся плотные породы. Так вы узнаете необходимую глубину погружения свай. Процедура не очень сложная, но требующая определенного опыта и физической силы. Уровень залегания твердых пород обычно соответствует уровню промерзания грунта в данной местности. Например, расчетная глубина фундаментов в Московской области составляет 1,40м, поскольку уровень промерзания земли в этом регионе находится на этой отметке. Ввинчивание свай производится из расчета погружения металлической трубы сваи на уровень промерзания, а тела винта — ниже этого уровня.

Кроме того, для правильного устройства свайного поля длину труб нужно подбирать с учетом разницы высот. Скажем, если перепад значений уровней на территории составит 1м, тогда для основания небольшого строения длиной 6 метров вам понадобится:

  • сваи по 2500мм — для верхней точки участка;
  • сваи по 3000мм — для среднего ряда;
  • и по 3500мм — нижний ряд.

При разнице высот в полметра и более всегда берите сваи с запасом длины.

Основные схемы размещения на фундаменте

Выполнение расчетов – это один из важных этапов, от которого зависит прочность и надежность будущей конструкции. Однако, несмотря на такую ответственность, рассчитать шаг между опорами свайно-винтового фундамента может каждый, принимая за основу советы и рекомендации опытных мастеров.

Выполняя расчеты расстояния между сваями, следует учитывать несколько факторов.

Форма основания

Чтобы равномерно распределить нагрузку строения на опоры, необходимо правильно расположить их на участке. Сваи в обязательном порядке должны быть в следующих местах:

  • Под каждым углом.
  • На пересечении несущих стен и перегородок внутри строения.
  • У входной части.
  • Под печной конструкцией или камином.

Для определения нагрузки на свайно-винтовое основание необходимо знать следующие показатели:

  • Тип и масса строительных материалов, которые будут использоваться для возведения стен.
  • Вес перекрытий, включая пол и потолок.
  • Характеристики материалов, из которых планируется строительство каркаса кровли, а также кровельного материала.
  • Количество людей, которые будут проживать в доме, и меблировка помещения.
  • Примерная нагрузка от снежного покрова на кровлю, определяющаяся по климатическим условиям региона.

Определение нагрузки на фундамент

Помимо этого нужно учитывать длину балок ростверка, очень важно, чтобы балка обоими концами опиралась на оголовок сваи. Этот вопрос особенно актуален при строительстве каркасных или брусовых домов на свайно-винтовом фундаменте. Ранее мы писали как построить каркасный дом на винтовых сваях.

Характеристики грунта являются одним из важных факторов при расчете расстояния между винтовыми опорами. От несущей способности почвы зависит расстояние между сваями и их количество. На слабом неустойчивом грунте рекомендуется устанавливать больше опор, следовательно, шаг размещения уменьшается. Процесс изучения почвы предполагает бурение скважин в нескольких местах и дальнейшее изучение вынутого грунта.

Для поддержания строения и обеспечения равномерной нагрузки опоры должны располагаться согласно установленному порядку в местах с наибольшей нагрузкой.

Можно выделить следующие зоны:

  • в углах соединения фасадных стен;
  • в точках пересечения несущих стен и межкомнатных перегородок;
  • возле входного проема;
  • на внутренней площади с интервалом не более 2 метров;
  • под печью или камином (от 2 свай и более);
  • под несущей стеной, на которой располагается дополнительная конструкция типа балкона или мезонина, локально усиливающая нагрузку на стену.

После нахождения точного количества свай наступает этап схематического расположения опор в плане фундамента. При этом должны учитываться вышеуказанные правила их размещения под несущими элементами и в критических точках строения. Остаток должен равномерно размещаться в интервалах между ключевыми опорами. Так определяется шаг в расстановке винтовых свай.

Определение максимально возможной величины нагрузки на винтовую сваю

Для расчёта нагрузок, которые способны выдержать элементы свайно-винтового фундамента, нужно знать площадь подошвы их лепестков и прочностные характеристики (максимальная несущая возможность) грунта. Перемножив между собой величины этих показателей, получают желаемое значение несущей способности винтовой опоры – максимально возможной выдерживаемой нагрузки.

Для примера определим, какую нагрузку выдерживает винтовая свая 108х2500мм. Исходные данные для упрощённого расчёта принимаем такими:

  • грунт на строительном участке – глина;
  • диаметр лопасти сваи 108мм – 300мм.

Воспользуемся данными таблиц в справочнике и определим несущую способность грунта (Rо) в месте установки фундамента: Rо = 6кг/см2. Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см2.

Искомую нагрузку получим в результате перемножения:

F = Rо х S = 6 х 706 = 4,23 (тонны).

Именно такую расчётную (среднюю) нагрузку выдерживает одна свая 108мм, упираясь лопастью в слой глины.

Однако, её значение есть неоптимизированным, так как не учитывает коэффициент надёжности (γk). Он зависит от количества опор в фундаменте и способа производства геологических изысканий. При известных результатах таких изысканий на участке его значение составляет 1,2.

Читайте также:  Виды и типы фундаментов – какой выбрать для дома

Выполняя самостоятельные исследования почвы на участке и используя табличные показатели прочности грунта, необходимо увеличивать запас надёжности. Для этого надо использовать в расчётах коэффициент надёжности порядка 1,7–1,4. Его величина зависит от количества свай в фундаменте: при минимальном количестве (до 5) он будет максимальным – 1,7. С увеличением опор до 20 коэффициент уменьшится до 1,4. При этом устанавливаемые сваи должны иметь низкие ростверки.

Таким образом, с учётом коэффициента надёжности расчёты максимально возможной нагрузки на сваи N (при пользовании табличными данными о грунтах) показывают её уменьшение по сравнению с расчётной нагрузкой F:

N = F : γk = 4,2 : 1,7 = 2,47 (т).

Монтаж общего каркаса

К установленным сваям приваривают оголовники, выравнивая все по уровню

По шпагату или лазерному уровню определяют общий уровень поля, затем обрезают сваи. Делают раствор и заливают в трубы. Вставляют оголовники, приваривают, зачищают швы. На оголовники монтируется объединяющая общая связка, что придает всей конструкции жесткость и устойчивость. К ней делают обвязку, которая служит основанием дома. На оголовники монтируется объединяющая общая связка (швеллер или двутавровая балка), что придает всей конструкции жесткость и устойчивость. К ней делают обвязку из бруса, который служит основанием дома.

Монтаж общего каркаса

По ходу познакомьтесь со свайно-ростверковым фундаментом.

Сваи можно использовать при строительстве каркасных бань.

Когда вы выстроите дом, то ему обязательно будет нужна лестница на второй этаж.

Расчёт стоимости свайного фундамента

Для правильного расчета необходимо учесть следующие факторы:

  • несущую способность сваи;
  • расстояние между опорами;
  • диаметр и длину столбов;
  • вес дома.

Такие небольшие домики давно пользуются популярностью: они быстро монтируются и стоят недорого. Для строительства такого фундамента понадобится около 9 свай (длиной 2500 мм и диаметром 108 мм). В основном ценник колеблется в пределах 25-40 тысяч рублей вместе с ценой за монтаж.

Цена фундамента будет составлять около 35 тысяч. Эта сумма складывается из стоимости 12 свай (длина 2500 мм и диаметр 108 мм), а также работ по монтажу. Стоимость может отличаться, если будут использоваться более длинные сваи. Прежде чем приобретать сваи, нужно проанализировать почву.

Это основа достаточно просторного дома, пригодного для жилья целой семьи. Для строительства нужно 16 свай. Цена такой работы составляет от 49 тысяч рублей.

В любом случае, для точного расчета лучше обратиться к специалисту. Учтите и факт того, что не все типы оснований можно смонтировать самостоятельно.

Особенности расчета

При вычислении интервала размещения свай необходимо учитывать определенные существенные критерии. Это позволит не располагать элементы слишком близко, расходуя средства зря, и не ставить их слишком далеко, подвергая фундамент и весь дом опасности просадки.

В расчетах профессиональных строителей учитываются следующие моменты:

  • масса строения (каркас, крыша, отделка и т. п. );
  • масса внутреннего наполнения (оборудование, мебель, вещи и жильцы);
  • динамические факторы (ветровая нагрузка, вес снега на крыше зимой);
  • несущая способность грунта;
  • технические параметры винтовых свай;
  • коэффициент запаса.

Для определения полезной нагрузки при расчете интервала размещения свай используется соответствующий СНиП. Например, для одноэтажного жилого строения нагрузка установлена на уровне 150 кг на 1 кв. м. площади. Показатели ветровой и снеговой нагрузки являются справочными и устанавливаются для каждого региона в зависимости от местной погодной специфики. Коэффициент запаса в среднем составляет от 1.1 до

Перед планированием расположения свай необходимо вычислить их количество. Оно определяется на основе общей нагрузки на опоры. Суммарный вес делится на несущую способность одной сваи, в результате чего выясняется точное количество опор. Далее происходит их размещение с равным интервалом по периметру строения и под несущими конструкциями.

Второй вариант – это расстановка свай, планируемая исходя из определения нагрузки на 1 погонный метр ростверка. Чтобы ее вычислить, необходимо общую нагрузку здания разделить на общую длину всех несущих стен, а потом разделить на несущую способность выбранного типа свай. В результате получается показатель, определяющий необходимое количество опор для поддержания 1 метра ростверка. После этого определяется необходимый интервал размещения свай, достаточный для поддержания фундамента. Этот метод используется для более массивных строений и редко применяется для малоэтажных каркасных домов.

Для определения примерной несущей способности свай конкретного типа нужно посмотреть в таблицу с соответствующими показателями. Более точная информация, используемая в финальных вычислениях, указывается производителем в спецификации на конкретный товар. Стоит учитывать, что минимальное расстояние, на котором вкручивают сваи для дома и террасы – 108 см.

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

  • 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
  • 76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
  • 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
  • 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Диаметр элементов зависит от веса постройки