Свайный фундамент: расчет количества свай, несущей способности и нагрузки

пример расчета буронабивных свай

Рассчитаем буронабивной фундамент для следующих данных:

• верхний слой грунта, 2 метра – тугопластичный суглинок;
• ниже – твердая глина, пористость 0,5;
• площадь дома – 4 х 8 метров, периметр 24 м;
• стены – кирпич 0,38 метра, плотность 1,8 тонн на кубометр;
• высота стен одинаковая по всем сторонам: 1 этаж – 3 метра, мансарда – 1,5;
• крыша – вальмовая, металлочерепица;
• перекрытия – ж/б плиты, толщина 25 см, площадь 32 кв.м, 2 штуки (пол и мансарда);
• внутренние стены – ГКЛ, суммарная длина 20 м, высота 2,7, вес квадратного метра – 0,03 тонны;
• снежная нагрузка – 180 кг на кв.м.

• вес стен – (24 х 3 + 24 х 1,5) х 1,2 (коэфф. надежности) х 1,8 = 88,65 тонн;
• перегородки – 1,2 х 2,7 х 20 х 0,03 = 2 тонны;
• перекрытия + цементная стяжка 3 см = 1,2 х 0,25 х 32 х 2,5 = 48 тонн;
• кровля – 1,2 х 4 х 8 х 0,06 = 2,3;
• снег – 1,4 х 4 х 8 х 0,18 = 8,1;
• суммарная полезная нагрузка – 11,5;
• всего – 112,94 тонны;
• нагрузка на метр погонный – 6,69 тонн.

Выполняем расчет для круглых свай длиной 3 метра, сечением 30 см, используя приведенные выше формулы:

• f = 3,14 D2 / 4 = 3,14 х 0,3 х 0,3 / 4 = 0,071;
• U = 3,14 х D = 0,942;
• Р1 = 4,47;
• Р2 = 7,84;
• Р = 12,31;
• L (шаг между сваями) = 1,84 метра.

Повторяем расчеты два раза, увеличивая и уменьшая сечение сваи.

Ничего принципиально невыполнимого в этих расчетах нет, только долго, трудоемко и требуется предельная аккуратность. Чтобы сократить трудозатраты, можно выполнить расчет буронабивной сваи онлайн с помощью сетевого калькулятора.

Как рассчитать количество винтовых свай?

Правильно выполненные расчеты при проектировании свайно-винтового фундамента – залог надежности всей строительной конструкции. Их осуществление требует знаний и опыта в сфере проектирования и строительства оснований данного типа.

Основные принципы расчета количества винтовых свай

Чтобы грамотно рассчитать количество винтовых свай, следует основываться на следующих принципах:

1. Для возведения легких заборов не превышайте расстояние между устанавливаемыми сваями в 3-3,5 м.;
2. Для деревянных заборов, а также заборов из профлиста расстояние не должно превышать трех метров, а при наличии нагрузки ветром – 2,5 метров;
3. Для деревянных домов расстояние между сваями должно быть не больше 3-х м.;
4. Для домов из пенобетона, газобетона, пеноблоков и шлакоблоков необходимо устанавливать расстояние для свай не более 2-х метров.

Для расчета количества винтовых свай необходимо:

1. взять план первого этажа;
2. обозначить винтовые сваи в каждом из углов фундамента, на стыках внутренних несущих перегородок, внешних стен;
3. расположить по каждой внутренней, внешней стене необходимое число свай с учетом расстояния, не превышающего 2-3 метра в зависимости от материалов, из которых будет возводиться строение;
4. остальное пространство заполнить винтовыми сваями с учетом расстояния в 2 или 3 метра;
5. если будет возводиться печь необходимо учитывать, что она требует минимум 2-х свай;
6. обозначить винтовые сваи под внешние углы балконов, террас, пристроек;
7. подсчитать общее число винтовых свай.

Основные показатели при расчете количества свай

При расчете количества свай учитываются два базовых показателя:

1. общая весовая нагрузка объекта строительства на фундамент;
2. грузонесущая способность грунта на участке строительства и, соответственно, нагрузка на одну сваю.

Весовая нагрузка рассчитывается следующим образом:

Определяются:
вес всех используемых при строительстве объекта материалов, при этом во внимание берутся значения, которые будет иметь готовый объект;
нагрузка при эксплуатации объекта и снеговая нагрузка – рассчитываются согласно СНиП 2.01.07-85. Вышеуказанные показатели веса и нагрузки суммируются, полученное значение умножается на 1,1-1,2 – коэффициент запаса.

Вышеуказанные показатели веса и нагрузки суммируются, полученное значение умножается на 1,1-1,2 – коэффициент запаса.

Грузонесущая способность грунта – показатель, рассчитываемый в индивидуальном порядке на основе данных, полученных при геологическом исследовании участка строительства. Расчеты опираются на нормы СНиП 2.02.03-85. В ряде случаев допустимо не проводить исследование. Такой подход целесообразен при хорошей изученности, стабильности грунта и возможности применения показателя минимальной допустимой нагрузки на одну сваю заданного типоразмера и планируемой глубины залегания винта.

После вычисления общей весовой нагрузки и допустимой грузонесущей способности одной сваи первый показатель делится на второй. В результате получает минимально допустимое количество свай, которое, впрочем, зачастую увеличивается по соображениям повышения надежности конструкции.

Согласно строительным ГОСТам и Сводам Правил, шаг монтажа свай составляет 1,5-3 метра, при этом предусматривается установка свай не только по периметру, но и внутри него. Расположение свай относительно друг друга, а также их количество серьезно зависит от площади строения, а также нахождения зон повышенной нагрузки, которую, например, создает построенная в доме печь. Для таких зон количество свай желательно увеличивать. Расположение свай и их количество отражается на плане – схеме свайного поля.

Недостатки винтовых свай

Как видно, у свайно-винтового фундамента плюсов более чем достаточно. Но и минусы тоже имеются:

1. Ограниченная область применения. Основание нежелательно использовать при строительстве кирпичных или блочных домов (преимущественно предназначено для деревянных построек). Даже если усилить конструкцию, увеличив количество свай, она будет проигрывать по прочности бетону. Кроме того, усадка вкрученных труб будет неравномерной. Для деревянных зданий это не проблема, а вот для кирпичных представляет большую опасность.
2. Невозможность организации дополнительных помещений. Если потребуется обустроить подвал, то это вызовет серьезные трудности. Конечно, сделать это можно, но это уже отдельная конструкция (соответственно, затраты на строительство увеличиваются).
3. Сваи трудно устанавливать рядом со стеной, так как для их вкручивания используются рычаги, и стены будут мешать монтажу.
4. Подверженность коррозии. Обычно такая проблема возникает из-за желания производителя сэкономить на качественном антикоррозийном покрытии ( недобросовестные компании встречаются довольно часто).
5. На многих типах грунта монтаж свай вызывает большие трудности.
6. Некачественный материал. Некоторые производители экономят на изготовлении труб (и это касается не только антикоррозийного покрытия). Иногда толщина стенок оказывается ниже заявленных значений и уже на этапе строительства сваи приходят в негодность. Что влечет непредвиденные траты.

Покупать строительные материалы следует у проверенных компаний-производителей – не старайтесь на них сэкономить.

Конструкция винтовых свай

Вопреки расхожему мнению, сваи винтовые стальные (СВС) создавались не для снижения бюджета строительства, а для гарантированной компенсации сил пучения на элементы фундамента, легкого достижения нижних опорных пластов. Существуют различные виды винтовых свай для малоэтажного строительства, однако их конструкция во многом схожа:

• тело – бесшовная труба (4 – 4,5  мм стенка), обычно из стали Ст3, максимальным ресурсом обладают конструкции из сталей 30ХМА, толщиной стенки 6 – 10 мм;
• лопасти – навариваются на тело или имеют вид самостоятельного наконечника (сварка, литье), привариваемого к телу сваи.

Подобная конструкция многофункциональна – лопасти преобразуют крутящий момент в продольное перемещение при погружении, компенсируют горизонтальные усилия, обеспечивая стабильность геометрии. Поэтому на СВС дома можно строить на вечномерзлых, слабых и пучнистых грунтах.

Разновидности винтовых свай

Рис. 1. Виды винтовых свай.

Перед тем, как выбрать винтовые сваи для фундамента дома, необходимо изучить требования нормативов СНиП от 1985 года за номером 2.02.03 (проектирование свайных полей), точнее последнюю редакцию от 2011 года – СП 24.13330 для расчета несущей способности основания.

Для различных сооружений существуют несколько типов СВС:

• узколопастные – многовитковый аналог шурупа, литой наконечник соединяется с телом сваи сваркой, для вечной мерзлоты используются варианты с зубьями по периметру нижнего среза (Рис. 1, Вар. 4), для почв с большим содержанием камней, осколков и плотных пород применяются заостренные наконечники (Рис. 1, Вар. 3);
• широколопастные – одна лопасть литого наконечника с 1– 1,5 заходом (Рис. 1, Вар. 1);
• многолопастные – несколько лопастей по длине для улучшенного опирания, компенсации вертикальных подвижек (Рис. 1, Вар. 2).

Здания максимально разрешенной этажности (3 уровня с мансардой) в малоэтажном строительстве можно строить исключительно на многолопастных СВС. Для легких построек достаточно однолопастных модификаций с широким винтом либо узкой спиралью наконечника в зависимости от типа грунта. Для винтовых свай предусмотрена стандартная маркировка:

• СВС – сварной наконечник;
• ВСЛ – литой наконечник;
• СВК – конусная модификация, может обозначаться СВС-К;
• СВП – конструкция дополнена пикой, варрант обозначения СВС-П;
• ВАУ – анкерное устройство винтового типа (сборная конструкция).

Литой наконечник винтовой сваи.

Для решения специфических задач производители выпускают сваи переменного диаметра, сложной конфигурации:

• серия Z – винтовой анкер для легких конструкций;
• серия Т – пластина оголовка с монтажными отверстиями;
• серия U – П-образный оголовок;
• серя F – круглый фланец;
• серия R – квадратный фланец.

Стандартными диаметрами СВС, СВЛ являются 57 – 325 мм. Изделия специальных серий имеют размер 159 мм, максимум. В маркировке последовательно отражается тип сваи, диаметр ствола, толщина стенки, размеры лопасти, общая длина изделия. Существуют особенности маркировки отдельных производителей. Например, фирма Фундэкс добавляет Ф1, Ф2 после стандартного обозначения (две, одна лопасть, соответственно).

Схема винтовой сваи.

В середине 20-го столетия для нужд армии выпускались максимально прочные СВЛ со следующими характеристиками:

• литой наконечник;
• винт 14 мм, 6 мм (возле конуса, с края, соответственно);
• бесшовная труба (Ст20);
• горячее цинкование (140 – 200 микрон).

При заявленном 100 – 180 летнем ресурсе эти изделия эксплуатируются до сих пор, поэтому реальный эксплуатационный период пока не известен.

Область использования

Лестница на винтовых сваях.

В 70% случаев индивидуальные застройщики не подозревают, что СВС можно использовать, не только для опирания коттеджей и бань, но и для изготовления фундаментов следующих конструкций, значительно сокращая время строительства:

• шумозащитные экраны, заборы;
• беседки, теплицы, малые архитектурные формы;
• усиление монолитных фундаментов (плита, лента);
• оттяжки, анкеры, столбы ЛЭП;
• временные сооружения с возможностью демонтажа (аттракционы, павильоны);
• мосты, причалы, укрепление откосов;
• рекламные конструкции.

В нормативах СНиП приведены детальные инструкции, как выбрать винтовые сваи для конкретных эксплуатационных условий. Для большей надежности рекомендуется красить изделия специальными антикоррозионными ЛКМ.

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Расстояние между винтовыми сваями для каркасного дома

Устройство винтового фундамента: расчет количества свай

Каждое строительство имеет свою смету. И здесь возможны два варианта: есть проект и нужно оценить его стоимость или есть определенный бюджет, в который необходимо вложиться. Но прежде чем приступить к изготовлению проектной документации, в обоих случаях предварительно определяется ориентировочное количество материалов и их строительство на винтовых сваях пользуется особым спросом в настоящее время. Это возможность:

• возведения дома на любом типе почв;
• ведения строительных работ независимо от сезона;
• быстрого возведения дома;
• сократить финансовые затраты без потери качества.

Как же правильно вычислить расстояние меду винтовыми сваями для каркасного дома? Самый простой – воспользоваться онлайн-калькулятором или обратиться к подрядчику. Также вы можете провести расчеты самостоятельно, чтобы убедиться в достоверности данных строительной компании, заинтересованной в больших объемах шаг винтов и их количество определяется, ни желанием заказчика, ни желанием исполнителя. Существуют определенные правила, по которым производится расчет.

Факторы и данные, влияющие на расстояние между сваями фундамента в каркасном доме

В производстве различают несколько видов свай, каждый из которых предназначен для определенного типа грунта. Разные типы почвы имеют различную плотность, которая определяет первую расчетную величину – грузонесущую характеристику грунта.Столбы имеют разный диаметр и толщину стенки, длину, размер винтовых лопастей. Эти параметры определяют несущие нагрузки винтовой сваи. Минимальный диаметр – 57 мм предназначен для нагрузок до 1,5 т., максимальный для малоэтажного строительства – Ø159 мм несет общую нагрузку не менее 10,0 т. Больший диаметр столбов используется для возведения многоэтажных зданий и конструкций. При правильных расчетах и установке общая масса строения пропорционально распределяется на каждую сваю, что гарантирует эксплуатацию дома до 100 лет и предотвращает повреждения определенного типа столбов для возведения каркасного дома или дома из бруса на столбчатом фундаменте зависит от геологических исследований грунта. Делая расчеты самостоятельно, вы можете воспользоваться данными специальных таблиц для своей местности. При наличии нескольких типов почв на участке берутся усредненные данные.

Следующим фактором, влияющим на шаг винтовых свай, является общая масса конструкции, которая включает в себя:

• вес строительных материалов;
• бытовую нагрузку (мебель, техника, люди). Согласно документации – это 150 кг/м2 для жилого дома;
• снеговая нагрузка поверхности крыши считается 180 кг/м2, но в разных регионах эта цифра может отличаться.

Эти критерии являются основными. Специалисты включат в расчеты дополнительные данные, например нагрузку ветром и т. вычисления общей нагрузки дома полученные данные суммируются и умножаются на коэффициент запаса – 1,1–1, фундамента также влияет на количество винтовых столбов. Сваи должны быть установлены:

• под каждым углом и поворотом фундамента;
• несущими стенами и перегородками;
• эркерами.

Таким образом, при расчете количества свай и шага между ними следует учитывать:

• характеристики грунта;
• общую массу конструкции;
• конструкцию фундамента.

Как рассчитать шаг установки винтовых свай?

Количество столбов, необходимых для строительства дома на свайном фундаменте, рассчитывается по формуле:

Общая нагрузка дома / грузонесущую нагрузку сваиВ качестве примера можно рассмотреть строительство небольшого одноэтажного дома из бруса 6х6 с мансардой. Размер бруса строительство дома пошло 16,2 куб.м. материала весом 800 кг/куб.Общий вес материала составляет 12 960 кг.Бытовая нагрузка: 36м2 (S дома)х150=5 400 кг.Нагрузка снегом: 36х180=6 480 кг.Суммируем эти вычисления и умножаем на коэффициент запаса.(12 960+5 400+6 480)х1,1=27 324 кг – общая нагрузка дома.Далее определяемся с типом свай по типу грунта. Возьмем, например, винтовой столб диаметром 89 мм, который выдерживает нагрузку до 2т. Делим общую нагрузку дома на грузонесущую сваи – получаем искомое количество свай.27 324/2000=13,662Значит, на строительство данного дома необходимо 14 цифра приблизительна и может быть увеличена при необходимости дополнительной установки свай под лагами, камином, поворотах фундамента.

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.

Какой методикой СП расчёта свай на прочность по материалу пользоваться ?

Прошу разъяснить несколько моментов касательно расчёта свай. СП «Свайные фундаменты» разрешает считать сваи на прочность по материалу свай по двум методикам, если правильно понял.

Первый способ 7.1.8 При расчете свай всех видов по прочности материала сваю допускается рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии L1.

Второй способ Приложение В (рекомендуемое). Расчет свай на совместное действие вертикальной и горизонтальной сил и момента

Даже по картинкам это разные расчётные схемы. СП не разъясняет какой именно методикой обязательно пользоваться при расчёте свай и от чего это зависит.

1) Прошу подсказать какой именно методикой пользоваться при расчёте свай. Или от чего это зависит ? Или эти методики дополняют друг друга и всегда надо пользоваться обоими ?

2) Много раз видел что люди назначают в моделях МКЭ разные длины пеньков из-под свай. Кто-то берёт 100 мм и считает руками, кто-то 1 м, кто-то 1,5 м. Чем руководствуются короткопенёчники мне ясно. А как назначают длины пеньков в SCAD длинопенёчники ? Ведь по расчётам по п. 7.1.8. длина пеньков у меня лично всегда получается за 3 м, а длиннее 1,5 м пеньков я ещё не видел.

3) Пожалуйста, порекомендуйте почитать классику жанра по сваям.

Tyhig

Посмотреть профиль

Посетить домашнюю страницу Tyhig

Найти ещё сообщения от Tyhig

UnAtom

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от UnAtom

RomanM

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от RomanM

vanAvera

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от vanAvera

SergeyKonstr

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от SergeyKonstr

UnAtom

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от UnAtom

vanAvera

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от vanAvera

UnAtom

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от UnAtom

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

То есть правильно ли я понял алгоритм действий ?

1) Предварительно считаем нагрузку на сваю и осадку свай и составе куста или одиночной (смотря что в реальности). 2) Делим Нормативную длительную нагрузку / «нормативную» осадку сваи (от длительной нормативной нагрузки с учётом всех коэффициентов этажности и площади по СП 20) = жёсткость по оси Z низа пенька сваи в кН/м. 2) Создаём модель с моделированием ростверков и свай короткими пеньками 100-200 мм. Каркас стоит на жёсткости по Z, а сбоку назначаются любые стартовые горизонтальные жёсткости спецэлемента для первой итерации. Допустим горизонтальные 200 кН/м. 3) Из модели получаем усилия в пеньках по верху пеньков (или узлах спецэлементов) — N, My, Mx, Qy, Qx, Т. 4) Из п. 7.1.8. СП 24 получаем L1 5) Разбиваем грунты и ИГЭ на слои около 0,5 м. По каждому слою из приложения В СП 24 получаем Кi кН/м4 и Сi кН/м3. 6) Сi кН/м3 это коэффициент постели грунта на боковой поверхности сваи. То есть Сi * площадь места контакта слоя 0,5 м и сваи шириной допустим 0,4 м = жёсткость в точке. То есть Сi*0,5*0,4=0.2*Ci — это жёсткость каждого слоя в точке. 7) Берём самую нагруженную сваю и моделируем отдельно от ростверка заменяя его нагрузками на сваю. Сваю моделируем заделанной в грунт на длину L1+L0 (если высокий ростверк), снизу спец элемент с жёсткостью по Z, по бокам каждые 0,5 м упругие спецэлементы с жёсткостью по х, у. 8) Верхние сколько-то метров толщины грунта не учитываем в расчёте ? Сколько и где это написано ? 9) По итогам расчёта отдельной сваи получаем её армирование и перемещение верха сваи. 10) Горизонтальная нагрузка / перемещение = новая горизонтальная жёсткость 11) Вторая итерация, — пересчёт всего здания + то же самое с рассчитанной новой горизонтальной жёсткостью пеньков свай. 12) После 2-3 итераций жёсткости сходятся. 13) Итого в итоге — Сваю считаем на прочность по материалу отдельно от схемы по последним нагрузкам. Схему считаем по последним жёсткостям пеньков.

14) Для плитных ростверков, видимо, надо выделять хотя бы 2 типа свай — средние и крайние. И считать их отдельно. Так ли это ?

Тогда остаются вопросы. При применении коротких пеньков, если назначать пенькам просто жёсткость на перемещение по х и у то потеряется поворот головы сваи от нагрузки. Как тут быть ? Моделировать в пеньках схемы ещё и жёсткость вращения по осям х и у ? Как её найти ? Но и в таком случае не вижу связи между моментами в коротких пеньках и моментами в реальной конструкции в головах свай. Как тут быть ?

Ростверк

• силу продавливания фундамента;
• силу продавливания на каждый угол;
• силу воздействия на изгиб.

При высоком ростверке вся нагрузка ложится целиком на сваи. На них действуют вертикальные нагрузки снизу, деформирующие нагрузки сбоку (в грунте и на поверхности). Всё это рассчитать довольно сложно для непрофессионала.

Как и для свайного фундамента, эту интеллектуальную работу можно выполнить с помощью компьютерных программ StatPile и GeoPile. Есть вариант проще — воспользоваться стандартом индивидуального строительства, который устанавливает:

• соединение опор с ростверком — жёсткое или свободное;
• глубину вхождения головы сваи в ростверк — не менее 10 см;
• положение ростверка не ниже 20 см над землёй;
• ширина равна толщине стен (не менее 40 см);
• высота ростверка — 30 см и более;
• армирование (продольное и поперечное) прутом ᴓ10-12 мм.

Важно! В нестабильных грунтах прочность свайного основания усилит металлическая обвязка на уровне цоколя (уголком или швеллером)

Расчет ростверка

Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:

В = М/L*R, где

B — необходимая ширина ростверка;

М — масса дома (за вычетом массы свай);

L — длина ростверка;

R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).

Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.

Армирование ростверка

Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».

В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.

Вид арматуры	Диаметр прутов
Продольная (рабочее)	длина стороны ростверка меньше 3м	общее сечение всего армирования = 0,001*В*H, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм
длина стороны ростверка больше 3м	то же, но диаметр назначают не менее 12 мм.
Поперечное (горизонтальное)	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см	6 мм
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см	8 мм

Пример расчета свайного буронабивного фундамента

Исходные данные для расчета:

• одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
• размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
• кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
• грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).

Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные кирпичные стены 380 мм	(9 м(длина)*2 шт + 7 м (ширина)*2 шт)*4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)*0,38 м*1800 кг/м3 (плотность кирпича)*1,2 (коэффициент) = 118200 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка)	30 м (длина на весь дом)*2,7 м (высота)*27,2 кг*1,2 = 2645 кг
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм	2шт (на 2 этажа) *7 м (ширина дома )*9 м (длина дома)*160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) *1,3 = 26210 кг
Кровля	7 м*9 м*60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей)	2 шт *7 м*9 м*150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) *1,2 = 22680 кг
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва)	7м*9м*180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг

Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.

Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.

Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.

Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.

Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.

Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.

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.

• 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.