Максимальная нагрузка винтовых свай для фундамента: что нужно знать

Винтовые сваи для фундамента могут выдерживать значительную нагрузку, что делает их подходящими для различных типов строительных проектов. Максимальная допустимая нагрузка зависит от диаметра и длины сваи, а также от характеристик грунта, в котором они устанавливаются. В среднем, одна свая может нести от нескольких десятков до нескольких сотен тонн нагрузки.

Важно учитывать, что для достижения оптимальных результатов необходимо проводить предварительные исследования грунта и правильно рассчитывать количество свай, учитывая проектные нагрузки. Такие факторы, как расположение здания и тип конструкции, также влияют на распределение нагрузки и необходимость в использовании винтовых свай.

Какую нагрузку выдерживает фундамент свайно-винтовой

Какую нагрузку выдерживает фундамент из винтовых свай

Свайно-винтовой фундамент для дома из СИП панелей

Один из наиболее популярных типов фундамента для каркасных зданий и зданий из СИП панелей — это конечно свайно-винтовой фундамент. Конечно есть альтернативы в виде железобетонных свай, буронабивных свай (тисэ), ленточного фундамента, столбчатого, плитного. Но сейчас мы постараемся разобраться какую все-таки нагрузку выдерживает фундамент из винтовых свай. Какой длины они нужны и как понять, что этот фундамент подходит для вашего дома. Сначала поговорим о наиболее важных моментах, а затем рассмотрим все на общем примере с простейшими расчетами.

Критерий №1 — Глубина промерзания

Очень важный момент при выборе длины сваи — это конечно глубина промерзания грунта в вашем регионе. Почему это так важно? Все дело в том, что в процессе замерзания, влажный грунт увеличивается в объеме. Происходит это из-за того, что вода переходя из жидкостного агрегатного состояния в твердое увеличивается примерно на 12%.

В различных регионах глубина промерзания имеет разные показатели. Эти показатели имеют данные о глубине промерзания в наиболее холодную и бесснежную зимы. Снежный покров создают некую перину для грунта и не дают промерзать ему столь сильно.

Так, например для Новосибирской области расчетная глубина промерзания грунта составляет 220 см. Фактическая может отличаться в каждый отдельновзятый год. Именно поэтому длина сваи должна выбираться с учетом данного критерия. В обратном случае фундамент может подвергаться пучинистости грунта. Об этом в следующем разделе.

Критерий №2 — Пучинистость грунта

Соответственно, чем больше воды в зоне промерзания, тем более пучинистый грунт в период его промерзания. Грунты делятся на:

• сильнопучинистые (пучение может составлять до 12%)
• среднепучинистые (до 8%)
• слабопучинистые (до 4%)

Пучиность грунта определяется его составом, уровнем грунтовых вод (УГВ) и пористостью. Так например глинястые и мелко песчаные являются пучинистыми, а крупнозернистые песчаные и гравийные — к непучинистым. С чем это свзяано. Дело в том, что по глинястым и мелкопесчаным грунтам легко поднимается влага от (УГВ) за счет капилярного эффекта и хорошо удерживаются в таком грунте.

В глиняных грунтах высота капилярного поднятия достигает 8 м и даже больше, в суглинках 4 м, в супесях — 1.5 м, в мелкозернистых песках 1 м, в среднезернистых 0,4 м, в крупнообломочных этот эффект не имеет почти никакого значения. Каппилярное поднятие осуществляется только в сообщающихся порах и пустотах капилярного размера. То есть, чем тоньше структура грунта (чем более мелкая фракция), тем его можно отнести к более пучинистым грунтам. В связи с эти пучинистость грунта зависит не только от состава грунта, но и от глубины залегания грунтовых вод.

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз и происходит с некоторой скоростью, которая зависит от погоды. Влага превращается в лед и вытесняет воды в нижние слои грунта. Пучинистость также определяется тем, успеет ли влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации, чтобы этот процесс прошел с пучением или без. Если крупноструктурные грунты не создают влаге никакого сопротивления, то глина не успевает пропустить через себя нужный объем воды и тем самым создает пучинистость.

Наличие давления от веса строения также сказывается на проявлении пучинистых явлений. Если слой грунта под подошвой фундамента сильно уплотнить, то и степень пучинистости его уменьшится.

Основная опасность пучинистости грунта заключается в том, что она происходит неравномерно!

Критерий №3 — Слои грунта

Для того, чтобы фундамент выдерживал наибольшие нагрузки по весу, он должен опираться на плотные грунты с высоким уровнем сопротивления. Все мы знаем, что грунт не является однородным и располагается слоями. Для того чтобы понимать на какой глубине располагается плотный слой грунта — делаются пробные бурения (геологическое изыскание грунта).

Наибольшее сопротивление имеет твердые глины, крупные пески и щебень. Ниже приведена таблица с плотностью грунтов. Чем выше значение, тем лучше этот грунт для опирания на него фундамента.

Тип грунта и показатель его сопротивления в: кг/см2

Щебень, гравий — 5 кг/см2 , Пески крупные, гравелистые — 4 кг/см2 , Глины твердые — 4 кг/см2, Пески средней крупности — 3 кг/см2, Супеси плотные и пластичные — 2,5 кг/см2,

Пески мелкие и пылеватые плотные — 2 кг/см2, Суглинки твердые и пластичные — 1,5 кг/см2, Пески мелкие средней плотности — 1,5 кг/см2, Глины пластичные- 1,5 кг/см

Расчет веса одного дома из СИП панелей

Для расчета возьмем:

• дом площадью 100 м2 со стропильной системой из пиломатериала естественной влажности.
• кровельное покрытие — металлочерепица 0,45
• окна 2-х камерные, 5-ти камерный профиль
• внешняя отделка — планкен
• внутренняя отделка вагонка
• стяжка 8 см под теплые полы

1. Рассчитаем вес комплекта СИП панелей. В одном из наших проектов количество панелей составляет 121 штуку. Плотность используемого пенополистирола 25 кг/м3 и две OSB-3 плиты 12 мм. Вес 1 м2 такой панели 174 мм составляет 19 кг. А в сравнении вес 1 м2 стены кладкой в один кирпич (25 см) будет весить в районе 400 кг. Итого одна панель весит: 3,125 х 19 = 60 кг . Тогда 60 х 121 = 7260 кг или 7 тонн 260 кг.
2. Считаем вес пиломатериала камерной сушки: Пиломатериала камерной сушки в данном проекте 10,6 м3. Масса одного кубического метра пиломатериала хвойных пород камерной сушки составляет 500 кг. Тогда 10,6 х 500 = 5300 кг или 5 тонн 300 кг
3. Считаем вес пиломатериала естественно влажности: Его 6 м3. Масса одного м3 пиломатериала хвойных пород ест.вл. составляет 800 кг. Тогда 6 х 800 = 4800 кг или 4 тонны 800 кг
4. Считаем кровельное покрытие металлочерепицу: Вес 1м2 металлочерепицы с толщиной металла 0,45 составляет 3.633 кг. Тогда 98 х 3.633 = 356 кг, добавляем коэффициент на планки 1.15 и получаем 410 кг.
5. Считаем окна 2-х камерные. Приблизительно вес 1 м2 окна составляет 40 кг. Тогда 21 м2 окон это 21 х 40 = 840 кг
6. Считаем стяжку внутри дома: 88 м2 полезной площади дома. 8 см толщина стяжки. Приблизительный вес 1 см в один м2 составляет 20 кг. Итого мы получаем 160 кг на 1м2. Тогда 160 х 88 = 14080 кг или 14 тонн 80 кг
7. Считаем наружные фасады из планкена: 155 м2 фасадов. Это 369 штук 20*140*3000. Соответственно 3 м3. Вес сухой лиственницы — 600 кг. Тогда, 3 х 600 = 1800 кг или 1 тонна 800 кг
8. Считаем Внутреннюю отделку вагонкой:: с учетом всех перегородок и подшива потолков у нас получается 210 м2 или 411 шт. имитации бруса 170*17*3000. Соответственно 3,56 м3 Вес сухой сосны 450 кг. Тогда 3,56 х 450 = 1600 кг или 1 тонну 600 кг
9. Считаем керамогранит: Для расчета берем, что все полы у нас будут покрыты керамогранитом 12 мм. Тогда площадь дома 88 м2, мы умножаем на 29 кг — это вес 1 м2 керамогранита. Тогда 88 х 29 = 2550 кг или 2 тонны 550 кг
10. Суммируем 7260 + 5300 + 4800 + 410 + 840 + 14080 + 1800 + 1600 + 2550 = 38640 кг, добавляем коэффициент на крепеж, дополнительные элементы отделки, конструктива, мебелеровки — 1,3 и получаем 38640 х 1,3 = 50 200 кг или 50 тонн 200 кг

Итого мы получили вес одного дома площадью 100 м2 — 50 тонн 200 кг.

Расчет количества свай и несущей ими нагрузки:

1. В данном проекте у нас 26 винтовых свай диаметром 108 мм, чтобы посчитать площадь опирания, мы воспользуемся формулой площади круга S = π × r2. За число π берем константу 3,14. R – это радиус круга. Диаметр лопасти сваи 300 мм, а радиус 150 мм тогда S = π r2 = π 15х15 = 225 π (см)2 ≈ 706 (см)2
2. Допустим, что слой опирания сваи у нас твердые глины с показателем сопротивления 4 кг/м2, тогда мы можем рассчитать какой вес держит одна свая 706 х 4 = 2 824 кг
3. Таким образом 26 свай удерживают нагрузку: 26 х 7065 = 73 424 кг. Как мы помним вес нашего дома 50 200 кг.

Таким образом, мы сделали расчет по соответствию свайно-винтового фундамента для дома из СИП панелей.

Несущая способность винтовых свай

Винтовая свая (ВС) способна выдерживать значительные осевые нагрузки. Проседание происходит не по причине деформации от нагрузки, а по причине слабой несущей способности грунта, на который опирается свая.

Очевидно, что наилучшими грунтами для опоры ВС являются пески, кроме мелких и очень влажных, а также твердые сухие глины, щебенистые и гравийные грунты. Несущую способность сваи можно увеличить за счет большего количества, увеличения диаметра лопасти и перераспределения нагрузки.

Иногда у покупателя возникает желание предварительно рассчитать сколько и каких ВС понадобится. Под строение 10х10 м устанавливают 4 угловые сваи, затем равномерно расставляют остальные с условием расстояния между ними не более 3-метров. Дополнительно устанавливают под несущими внутренними стенами. Всего получится не менее 25 штук. Затем рассчитывают диаметр сваи и лопасти, определить длину с учетом глубины установки и перепада высот свайного поля.

1. Находим вес дома вместе с ростверком. Учитываем вес несущих внешних и внутренних стен, вес перекрытий пола, мансарды, стропильной системы, крыши – вычисляется суммированием веса, используемого материала.
2. Затем добавляют вес полезной нагрузки – площадь дома умножают на 150 кг/м 2
3. Прибавляют снеговую и ветровую нагрузки – это еще примерно 140 кг/м 2 на площадь проекции крыши.
4. Затем результат умножают на коэффициент запаса прочности 1,2 и получают полную нагрузку на фундамент. Допустим получили 50 т.

Узнаем нагрузку на винтовую сваю 50/25= 2,0 т. Возьмем 108-сваю с лопастью диаметром 300 мм, находим площадь лопасти: 3,14х30х30/4=706,5 см 2 . Теперь смотрим на таблицу и находим тип грунта, на который будет опираться свая. Допустим 3 кг/м 2 . Умножаем площадь лопасти 706,5х3 – получим 2,2 т. Такую нагрузку выдержит грунт. ВС по расчету давит 2,0 т, что меньше несущей способности грунта, а, следовательно, выбор 25 штук из 108 трубы с лопастью 300 мм сделан верно.

Нагрузка на винтовую сваю зависит от веса строения. Например, для легкого забора из сетки рабица подойдут 57 мм или 76 мм сваи, под ворота лучше заказывать 89 или 108 мм. Длина рассчитывается глубиной установки. Допустим надо установить ВС на глубине 1,7 м. Если взять 2,5 метра, то она будет возвышаться 0,8 метра над уровнем земли.

ВС обрезаются не менее 15 — см, от верхнего конца, потому что имеют отверстия для крепления приспособления для ввинчивания. Останется 0,6 м от уровня земли.

Нагрузка на винтовые сваи:

1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:

• увеличить диаметр лопасти;
• перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
• установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

Компания имеет многолетний опыт монтажа ВС в Подмосковье. Специалисты подберут правильную глубину установки ВС. После пробного завинчивания, которое необходимо в исключительных случаях, заказчик точно будет знать сколько и каких свай понадобится для монтажа фундамента. Для оформления заявки на пробное ввинчивание и получение расчета позвоните по номеру телефона 8-495-127-05-63 или оставьте заявку по форме обратной связи на сайте.

Какую нагрузку выдерживает винтовая свая

Строительство свайного фундамента невозможно без предварительно проведенных подробных расчетов. При этом потребуется знать, сколько выдерживает винтовая свая определенного типоразмера. Корректно выполненные вычисления с учетом всех факторов влияния обеспечат свайной конструкции надежность и долговечность, позволят рассчитать необходимое число металлических опор и шаг их установки при монтаже фундамента. Самостоятельно сделать расчеты можно с помощью данных из таблиц (см. ниже).

От чего зависит?

Стандартный стальная опора состоит из ствола (полая труба) определенной длины с заостренным наконечником снизу и спиральной лопасти, чья площадь — основной фактор стабилизации конструкции в грунте. Главная весовая нагрузка при строительстве фундамента приходится на ствол и винт, то есть их размеры напрямую связаны с несущей способностью всего основания. Максимальный вес, который может держать металлический столб, зависит от нескольких параметров:

• диаметра лопасти и ствола;
• длины опоры;
• характеристик грунта.

Из характеристик почвы важны плотность, просадочность, глубина промерзания и залегания наиболее плотного слоя.

Таблица несущей способности винтовых свай

Нагрузка на отдельный свайный элемент возрастает с увеличением диаметра ствола и, как следствие, возрастанием диаметра спирали в наконечнике. Чтобы узнать сколько способны выдержать опоры, обратимся к таблице, где приведены максимальные значения для самых распространенных типоразмеров.

Диаметр ствола, мм
Диаметр лопасти, мм
Допустимая нагрузка, т

Запас прочности железной опоры зависит от её длины и диаметра. Кроме того, важно знать тип грунта на участке будующей застройки, а также глубину нахождения плотного слоя и промерзания почвы. При проектировании фундамента расчетное значение несущей способности должно быть меньше реально допустимого, поскольку любой строительный объект возводится с определенным коэффициентом запаса. Такая разница позволяет сохранять функциональность основания даже в экстремальных условиях и повышает срок эксплуатации постройки.

Как рассчитывается

Допустимую нагрузку на винтовую сваю 57, 76, 89, 108, 133 мм и другие рассчитывают по формуле: H=F/yk. Символ H — это предельная масса, которую выдержит СВС, F — неоптимизированная величина несущей способности (чисто теоретическое значение), а yk — коэффициент надежности. Последний показатель может быть использован в нескольких вариантах.

Самый низкий (1,2) применяется при выполнении дорогостоящих лабораторных исследований, проведенных после геологических изысканий с зондированием почвы. Следующее значение (1,25) используют, если на участке проводилось пробное бурение, которое также требует некоторых материальных затрат и практических навыков. Самый высокий (1,75) коэффициент — именно то значение, которое подходит для самостоятельных вычислений при строительстве небольших объектов (количество опорных элементов не выше 22).

Важно! Специалисты рекомендуют использовать показатель 1,25, поскольку лабораторный анализ довольно дорогой, а самостоятельно провести изыскания практически нереально.

Выполнить расчет можно по формуле F=SхRo. Под S подразумевается площадь спиральной лопасти, Ro обозначает прочность основы (предельно допустимая масса для грунта). Длину опорных конструкций подбирают исходя из особенностей климата местности и параметров различных видов почвы, характерных для данного региона. Также необходимо учитывать, на какую глубину промерзает земля. Для Санкт-Петербурга и региона Ленинградской области эти показатели будут следующими (в см):

• глинистые — 115;
• пески (мелкие, средние, крупные) — 141-151;
• крупнообломочные или каменистые — 171.

Прочность основания (Ro) берут из готовой таблицы: