Какие формулы используют, чтобы рассчитать свайный фундамент и онлайн-сервисы для вычисления

Формула Терцаги

Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.

По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)

Рис. 4 График нагружения грунта

При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.

Винтовые сваи: качества, особенности, тонкости монтажа

Всем известно, что классические опоры следует заливать бетоном, а винты в этом не нуждаются – это существенно сокращает стоимость основания.

Толщина стенки опоры зачастую составляет от 4 мм до 7 мм. В ассортименте строительных магазинов можно отыскать опоры самой разной длины. Минимальная длина элемента достигает 1 м.

Существует два вида монтажа опор, каждый из которых обусловлен габаритами свай и размерами будущего здания. Винты могут устанавливаться:

  • Без привлечения специальной техники (вручную);
  • С помощью гидравлического оборудования.

Статья по теме: Цокольный сайдинг Доломит

Вариант устройства базисной конструкции не влияет на несущую мощность свай. Оба варианта возведения фундамента выполняются по принципу вкручивания опор в почву. В особых случаях, для защиты несущей способности винтов, монтаж выполняют по видоизмененной технологии:

  • Если опора монтируется в промерзший грунт или в почву, в составе которой есть пласты твердокаменных пород, выполняется бурение лидерного отверстия. Далее сваю вкручивают в подготовленную скважину;
  • Опоры, заглубляемые в заводненные грунты, предварительно обрабатываются, а их внутреннее пространство заливается бетонной смесью. Это защищает сваи от коррозии с внутренней стороны, добавляя им единицы несущей мощности;
  • Для повышения несущей силы опоры, длина которой превышает 2 м, выполняется ее вспомогательное армирование.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Расчет несущей способности сваи по грунту


Сваи широко применяют в строительстве. Они позволяют устраивать фундамент на неустойчивых почвах, ограждать котлованы, возводить подпорные стенки и укреплять грунт. Это экономичный, устойчивый вариант установки фундамента, применяемый практически в любых условиях.

В статье мы расскажем о видах свай, порядке и различных методах расчета фундамента.

Расчет свай начинается с выбора их типа.

По способу заглубления в грунт различают:

  • Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
  • Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
  • Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
  • Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
  • Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.

Чем отличаются набивные и забивные сваи

Забивные сваи. Готовые свайные столбы, при помощи специальной техники, загоняются в землю на необходимую глубину.

Забивные сваи.

Буронабивные сваи. Изготавливаются в процессе строительства фундамента. В местах установки проводится бурение скважины на глубину погружения будущей сваи. Затем в скважину устанавливается арматура, после чего отверстие заполнятся цементным раствором. Иногда, при обустройстве фундамента на неустойчивых почвах, для дополнительной надежности в скважину помещается металлическая труба и только затем проводится бетонирование.

Буронабивные сваи.

Исследование грунта

Исследования состояния грунта важный этап в подготовки к монтажу фундамента. Так, лучше всего обратиться к помощи специализированных компании, оказывающих данные услуги на профессиональной основе. Однако, первичные работы можно провести и самостоятельно — воспользовавшись ориентировочным методом исследования и анализа грунта. Рассмотрим поэтапно:

Для извлечение проб грунта необходим бур

Важно помнить, что от этажности будущего здания зависит глубина на которую нужно проделать лунку.
Так, для одноэтажного дома — это 2-3 метра, для двухэтажного дома — 3-4 метров. Однако, если планируется укладка глубокого фундамента для подвала или цокольного этажа, то бурение самостоятельно выполнить не получиться, так как в этом случае глубина будет соответствующая.
Возникает другой вопрос: достаточно ли одного шурфа? Однозначно нет и это объясняется просто

Фундамент будет залегать на достаточной глубине и в разное время года на него будет воздействовать мороз или влага, что в свою очередь может привести к образованию трещин, сколов, дыр как на самом фундаменте, так и на стенах сооружения.
Как бы не было зафиксировано в СниПах о том, что для небольших одноэтажных достаточно 1-2 шурфов, лучше всего заложить 4-5 для надежности.


На первый взгляд нельзя сразу сказать, какие сюрпризы может скрываться в себе грунта на участке, для этого проводится анализ почвы с каждых 30-40 см шурфа до предельной глубины промерзания грунта. Чтобы определить тип почвы, имеющийся на отведенном под застройку участке, вам необходимо пробурить по периметру площадки 3-4 шурфа глубиной на 2 метра и визуально осмотреть извлекаемую из скважины породу.

  • Глинистая почва — имеет желтоватый либо темно-коричневый цвет. При высокой влажности пластична, позволяет слепить шарик, при сдавливании формирующий ровную, без трещин, лепешку. При низкой влажности имеет повышенную твердость, валун из глины сложно раздавить ногой. Сухая глина — оптимальная для строительства фундаментов порода, обладающая высокой грузонесущей способностью, однако строительство на влажной глине чревато проблемами из-за пучения грунта. Несущая способность сухой глины — до 6 кг/см2, влажной — 1-3 кг/см2;
  • Суглинок — почва, имеющая низкую плотность. В составе содержит 30-35% глины и пылеватые (мелкофракционные) пески. Слепленная из суглинка лепешка имеет множество трещин по краям. Суглинок, из-за низкой грузонесущей способности может давать осадку, а наличие в составе пылеватых частиц обуславливает высокую склонность породы к пучению. Несущая способность сухого суглинка — 3 кг/см2, влажного 1-2.5 кг/с2;
  • Супесь — почва, обладающая минимальной пластичностью (песок и 10% глины). Имеет характерный желтоватый либо рыжий цвет, крошится и рассыпается даже во влажном состоянии. Несущая способность сухой супеси — 3 кг/см2, влажной — от 0.7 до 2 кг/см2;
  • Пылеватый песок — мелкофракционные частицы, визуально напоминающие пыль. Фракции менее 0.1 мм в диаметре, грузонесущая способность в сухом виде — 3 кг/см2, влажном — 1 кг/см2;
  • Средний песок — размер фракций 0.1-1 мм, несущая способность сухого песка — 4 кг/см2, влажного — 1 кг/см2;
  • Крупный песок — имеет фракции 0.1-2 мм. в диаметре, размер которых схож с зернами проса. Несущая способность крупного песка не зависит от насыщенности влагой, она всегда составляет 4-5 кг/см2;
  • Гравелистый песок — обломочная порода, содержащая частицы гравия размером до 5 мм. в диаметре. Имеет постоянную грузонесущую способность в 5 кг/см2.

Рис: Разные виды грунта

Стоит понимать, что проектировать фундамент на основе характеристик грунта, определенных кустарным методом, не подпишется ни одна серьезная проектировочная организация, поскольку самостоятельно выявить фактическую плотность грунта, от которой сильно зависит грузонесущая способность породы, невозможно.

Важно: чтобы избежать проблем в дальнейшем, рекомендуется рассчитывать фундамент исходя из усредненной грузонесущей способности любого типа сухой почвы в 2 кг/см2.Может быть интересным:

  1. Стена в грунте, технология
  2. Несущая способность свай

Винтовые сваи нагрузка расчет

Начинающим строителям, а также всем тем, кто увлекается стройкой, а именно возведением фундамента, полезно будет ознакомиться с этой статьей, в которой указываются основные методики для расчета несущей способности винтовых свай.

Несущая способность винтовых свай: как правильно рассчитать нагрузку на винтовую сваю?

Для того чтобы рассчитать какова нагрузка на 1 винтовую сваю, нужно найти показатели площади основания сваи и узнать точное значение сопротивляемости почвенного грунта. Эти два значения требуется перемножить между собой, чтобы получить значение несущей способности сваи. Итак, приведем пример. Несущая способность винтовой сваи 108, которая установлена в глиняный грунт, будет определена таким способом:

  • Для начала требуется узнать значение площади лепестковой подошвы винтовой сваи. Например, диаметр лопастей винтовой сваи 108 равен 300 мм, значит, радиус равен 150 мм. Далее высчитать значение, перемножив радиус лопасти (150 мм) возведенный в квадрат на число Пи (3,14). Получится 706,5 см2.
  • После этого, оперируя данными таблицы в источниках, узнать несущую способность того грунта, где устанавливается фундамент. Несущая способность глиняного грунта равна 6 кг/ см2.
  • Затем, две полученные величины: нагрузку лопасти подошвы и нагрузку грунта перемножить. Из этого получается 6х706,5=4,2 тонны.

Из этих расчетов становится ясно, какую нагрузку может выдержать одна винтовая свая диаметром 108.

Приведенные выше расчеты могут дать лишь общий результат, без учета конкретно того строения, которое вы планируете возводить. При расчетах следует учитывать и такой критерий, как запас прочности конструкции. Для того чтобы сделать расчет несущей способности сваи при этом, учитывая запас прочности сооружения, нужно воспользоваться формулой: В данной формуле показатель N это та нагрузка, которую мы планируем рассчитать, F – это среднее значение несущей способности сваи, которую можно узнать методом умножения нагрузки грунта и площади винтовой сваи, Yx – это показатель запаса надежности сооружения. Точность вычислений несущей способности винтовой сваи с учетом запаса прочности здания будет определена лишь в том случае, если будет наиболее точно рассчитана несущая способность грунта, на котором будет возводиться постройка.

В конечном счете исходя из указанных нами условий – свая 108 и глинистый грунт, коэффициент запаса надежности сооружения может быть равным:

  • 1,75–1,4. Общее количество свай в данном случае может быть от пяти до двадцати, причем сваи должны быть с низким ростверком, монтирующимся на висячих опорах.
  • 1,25 – такой коэффициент может быть выявлен при примерном расчете несущей способности грунтовой поверхности, с использованием сваи-эталона при зондировании почвы. Такие испытания проводятся геологами, которые создают на месте установки фундамента площадку для измерений с применением сваи-эталона.
  • 1,2 – данный коэффициент получается при максимально точном измерении, которое возможно лишь при тщательном зондировании почвы, а также изучении почвенных образцов в химической лаборатории.

По результатам расчетов получается, что несущая способность свай диаметром 108 равна 3,5 тонны. Этот показатель получается при точном измерении характеристик грунта, и на 1 тонну меньше – 2,5 при расчетах на основании табличных данных о характеристиках грунта.

Какова максимальная способность винтовых свай к нагрузке?

Теперь, когда нам известны все нюансы определения нагрузки на несущую опору, мы может рассчитать максимальную нагрузку на одну сваю. Для того чтобы произвести эти расчеты требуется:

  • Грунтовой поверхностью будет выступать песок с максимальной несущей способностью 15 кг/см2.
  • Опорой будут выступать свая маркой 108, которая имеет диаметр лопасти 300 мм.
  • Коэффициент надежности равен 1,75, который указывает на точные показатели несущей способности и количестве свай около пяти.

В результате на основании этих данных, мы можем определить максимальную несущую способность каждой сваи, воспользовавшись следующим методом:

  • Площадь лепестковой опоры сваи 108 равна 706,5 см2.
  • Приблизительное значение опоры в соответствии с характеристиками грунтовой поверхности исходя из табличных данных равна — 10,5 тонн (706,5х15).
  • Оптимизированное значение опоры (точное значение) равно нагрузке в 6 тонн.

Исходя из этих данных, можно сделать вывод о том, что одна свая, имеющая радиус лопасти 150 мм, которая погружена в песок, может выдержать нагрузку равную 6 тоннам. Винтовые сваи – это очень надежный вид фундамента, которые ценятся в кругах строителей именно за их универсальные и надежные качества.

Где можно класть пол на грунт

Класть пол допускается не на каждый грунт:

  • Основание должно быть хорошо уплотнено и выровнено. В противном случае со временем грунт осядет, стяжка пола повиснет в воздухе и со временем начнет разрушаться;
  • Основанием служат грунты, не подверженные пучению;
  • Не стоит укладывать пол на подвижные грунты.

Существует 2 вида пола по грунту:

  • Связанная плита стяжки. Жестко крепится к ленточному фундаменту, опирается на него. Пол не даст усадки, отделка не пострадает при незначительных изменениях грунтов;
  • Несвязанная. Стяжка не будет покрываться трещинами во время усадки, но при последующей эксплуатации отделка может повредиться из-за взаимного движения стен и пола.

При расчете учитывается временное и постоянное давление на всю поверхность пола. В первом случае нагрузка составит 150 кг/м2 (вес людей и мебели), во втором нагрузка зависит от используемых материалов.

Расчет необходимого количества свай

Для расчета количества винтовых свай для фундамента требуется два параметра:

  • несущая способность одной сваи;
  • полная нагрузка на фундамент.

Необходимое количество опор равно частному от деления полной нагрузки на несущую способность одной сваи.

Как определяется несущая способность сваи, мы уже разобрали. Осталось подсчитать общую нагрузку. Для этого складываются веса абсолютно всех строительных материалов, которые будут использованы при строительстве. К полученному результату надо прибавить ветровую и снеговую нагрузки – это и будет полная нагрузка на несущее основание.

Поскольку расчетная часть строительства проводится до начала строительства, необходимо теоретически определить потребность в материалах.

Это можно сделать, имея на руках хотя бы простейший эскиз будущей постройки с нанесенными на него размерами: длины, ширины и высоты здания, высоты конька крыши и угла ее уклона.

  Свайный фундамент своими руками

На эскизе должно быть указано, какой материал будет применяться при возведении того или иного элемента постройки. Подсчитав площадь каждого из них, можно подсчитать вес материала, необходимого для его устройства.

Иногда площади бывает недостаточно, тогда методом ее умножения на толщину элемента определяется его объем. Умножив объем на плотность строительного материала, можно узнать его вес.

Снеговые и ветровые нагрузки принимаются в зависимости от региона строительства. Их нормативные величины можно найти в строительной справочной литературе или в тех же СНиПах. Они даются из расчета на 1 кв. м крыши. Чтобы подсчитать нагрузку для конкретного случая строительства, надо норму умножить на площадь крыши.

Вам предстоит кропотливая работа по определению необходимого количества винтовых свай для фундамента: расчет нагрузки отнимает много времени, особенно у неопытных строителей. Но только таким образом можно рассчитать нагрузку на сваи правильно.

Последним действием вашего расчета будет деление полной нагрузки на несущую способность сваи. Таким образом вы узнаете, сколько свай вам необходимо завинтить в грунт, чтобы ваша постройка стояла крепко.

Может быть Вас интересует какие бывают виды свайных фундаментов?

Хотите узнать все про устройство водяного теплого пола под плитку?

Несущая способность и стоимость буронабивной сваи

Диаметр сваи, см

Площадь опоры, см 2

Несущая способность, кг

Зная нагрузку на фундамент с помощью этой таблицы можно расчитать, сколько потребуется буронабивных свай каждого диаметра. В нашем примере для дома весом 50 тонн потребуется около 50 свай диаметром 15 см или 17 свай диаметром 25 см. Так же можно приблизительно оценить стоимость всего буронабивного фундамента: первый будет стоить 8600 руб. второй — 5700 руб.

Фундамент на буронабивных сваях может быть с ростверком и без него. Ростверк объединяет все сваи в единую конструкцию, что, несомненно, повышает устойчивость всего фундамента. Чтобы делать фундамент без ростверка, нужно быть уверенным в том, что все сваи заглублены на достаточную глубину и с одной стороны не будут проседать, а с другой – не будут выпирать из земли под действием сил морозного пучения.

Ростверк – это верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, которая объединяет все столбы/сваи в единую конструкцию. Ростверк может быть выполнен в виде ленты или плиты. Задача ростверка заключается в объединении всех свай в единую конструкцию и распределении всей нагрузки между сваями.

Столбчатый фундамент — наиболее экономичный в плане расхода строительных материалов, достаточно прост в строительстве. В этой статье содержится информация о конструкциях столбчатого фундамента, способах его устройства, случаях, в которых его строительство целесообразно.

На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Для того, чтобы определить суммарную нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.)

Фундамент на винтовых сваях для передачи нагрузки от здания на грунт используются винтовые сваи. Такой фундамент целесообразно закладывать под легкие деревянные дома на слабых грунтах или на склонах.

Исходными данными для расчета количества бетона для заливки фундамента является тип фундамента (плитный, ленточный, столбчатый) и его конфигурация. Тип фундамента и параметры выбираются в зависимости от несущей способности грунта и нагрузки на фундамент.

2009-2015 «Строй своими руками» Использование материалов сайта «Строй своими руками » разрешено только при условии размещения активной гипертекстовой ссылки на источник.

Особенности применения различных видов свай

Для обустройства фундамента частного дома на нестабильных грунтах, как правило, применяются следующие 3 разновидности свай:

  1. Винтовые
  2. Забивные
  3. Буронабивные

Рассмотрим детально особенности эксплуатации и несущих характеристик в каждом случае.

Винтовые

Так как в основе конструкции винтовой сваи лежит стальная труба с лопастями в нижней части (диаметром 89, 108 и 130 мм), основной сферой применения ее являются сооружения с малой нагрузкой (дома из тонкого бруса, ячеистых бетонов или созданные по каркасной технологии), при этом на степень ее несущей способности влияние оказывают в первую очередь такие характеристики, как:

  • Диаметр основной трубы.
  • Протяженность заглубляемой в грунт части.
  • Диаметр лопастей.

Видео-пример статических испытаний сваи:

Забивные

Обладая предельной несущей способностью, забивные свайные опоры подходят под основание сооружения из самых тяжелых материалов – железобетона, камня, кирпича. Прочности данных свайных элементов вполне достаточно для возведения высоток. При этом длина заглубляемой конструкции может достигать более десятка метров. Однако в практике частного домостроительства они применяются редко.

Лишь по согласованности в соответствии со специально разработанным проектом некоторые компании могут выполнить установку свай такого типа под 2-3-этажную частную застройку – когда другие варианты недоступны. Главный недостаток забивных свай – необходимость использования неудобного и дорогого в применении спецоборудования.

Видео-обзор о расчете несущих характеристик забивных свай:

Буронабивные

В отличие от забивных и винтовых аналогов, буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на месте строительства из материала с заданной несущей способностью под конкретную горизонтальную нагрузку в расчете на одну опору (весу дома и типу почвы) в соответствии с данными специальных производственных таблиц. При этом процедура монтажа выполняется по следующей технологии:

  1. По разметке выполняется бурение вертикальной скважины заданной глубины и диаметра.
  2. При необходимости повышения несущей характеристики нижняя часть тоннеля расширяется в форме полусферы или конуса – для повышения площади опоры свайного элемента.
  3. В канал устанавливается полая опалубка в форме трубы подходящего диаметра.
  4. Внутрь конструкции помещается объемный металлический каркас.
  5. Далее полость заполняется бетонным раствором заданной марки прочности.

Видео о том, как теоретически рассчитать несущую способность сваи:

Коротко о главном

Несущая способность определяет стойкость сваи к деформации под действием веса здания и воздействия грунта без изменений структуры и функциональных характеристик. По типу конструкции, способу монтажа и несущей способности сваи подразделяются на забивные, винтовые и буронабивные. По характеру взаимодействия с грунтом они делятся на сваи-стойки и висячие.

Для увеличения несущей способности применяют два основных способа – инъектирование грунта бетонным раствором и расширение основания самой конструкции. Для определения несущей способности сваи применяют 4-ре метода:

  • Расчетный теоретический.
  • Динамический.
  • Статический.
  • Зондирование.

Забивные сваи применяются редко – чаще всего под застройку 2-3 этажных домов из тяжелых материалов, винтовые – под легкие конструкции, буронабивные – наиболее часто под все виды домов на нестабильных грунтах.