Расчет свайного фундамента — что принимать во внимание?

  • автор:

Фундамент на сваяхРасчет свайного фундамента, как правило, ведется по максимальным нагрузкам, превышение которых вызовет разрушение всей конструкции жилища. Причем при расчетах свайного фундамента указанные нагрузки следует проецировать и на балки (или плиты) ростверка, и на опорные стержни (сваи, колоны).

Словом, расчет основания – это достаточно сложно дело. И в этой статье мы познакомим наших читателей лишь с основами подобных вычислений.

Откуда берется нагрузка?

Источником упомянутых нагрузок является:

  • Вес самого здания (стройматериалы и крепеж).
  • Эксплуатационная масса (вес содержимого строения: мебели, жильцов, отделочных материалов коммуникаций и так далее).
  • Природные силы, действующие на дом время от времени (вес снега, ветровая нагрузка, вес осадков и прочее).

Кроме того, в расчетах следует учесть и второстепенные факторы: сопротивление почвы, силу трения опор о грунт, горизонтальные усилия, провоцируемые смещением слоев и прочее.

Дом на свайном фундаментеПервый параметр, влияющий на величину нагрузок – вес здания – определяется по объему и удельному весу стройматериала, используемого в процессе сооружения жилища. То есть, если один кирпич весит 3,5 килограмма, то 10 000 штук таких изделий «потянет» на 35 тонн. И так далее.

Второй параметр определяется по специальным таблицам, исходя из «полезной» (жилой) площади строения и количества лиц, проживающих в доме.

Третий параметр определяется по климатическим условиям и габаритам кровли и стен строения. Исходные данные, в данном случае, берутся из других таблиц, связывающих снеговую и ветровую нагрузку с квадратными метрами площади кровли и стен.

Как считают?

Расчет свайных фундаментов по СНиП и СП предполагает два подхода к процессу вычислений:

  • Суммирование существующих нагрузок и определение итогов совместного воздействия и горизонтальных и вертикальных сил на планируемую конструкцию основания.
  • Определение максимальных (предельно допустимых) нагрузок, которые способна выдержать уже существующая конструкция фундамента. Причем нагрузки определяются отдельно по вертикали и горизонтали.

Первый подход годится для индивидуального проектирования, основанного на актуальных характеристиках конкретного места и конкретного дома. В этом случае нужно вычислить все нагрузки и по ним определить параметры основания, подгоняя жесткость под условия эксплуатации.

Второй подход практикуется при адаптации типового проекта под конкретные характеристики участка. В этом случае по допустимой жесткости основания определяют условия эксплуатации строения (предельно допустимые нагрузки).

С чего начать?

В самом начале нужно изучить характеристики самого строения и опорного грунта (участка почвы под подошвой основания).

И  в первую очередь проектанта должны интересовать следующие характеристики:

  • Тип почвыТип почвы – от этой характеристики зависит несущая способность грунта. Данный параметр определяется в процессе инженерно-геологических изысканий, путем бурения контрольной скважины и выемки породы с заданной глубины.
  • Усадка почвы  —  эта характеристика говорит о склонности грунта к изменению объема при высыхании. Причем в процессе усадки в грунте накапливаются достаточно значительные напряжения, что приводит к повышению нагрузки на фундамент. Усадка зависит от процентного содержания в почве глинистых частиц и влажности грунта. Усадка почвы определяется в процессе испытания контрольной и натурной свай, погружаемых в грунт строительной площадки.

Проще говоря, по типу почвы можно определить допустимые вертикальные нагрузки, величина которых определяется несущей способностью грунта. А по усадке почвы можно вычислить предполагаемые горизонтальные нагрузки.

Зная допустимые вертикальные нагрузки и предполагая величину горизонтальных нагрузок, проектант может определить количество опор, расстояние между сваями в свайном фундаменте, их габариты и конструкционный материал, применяемый при изготовлении опорных столбов.

Самостоятельный расчет фундамента свайного типа

Как вы уже поняли, полноценный расчет свайного основания требует привлечения профессиональных проектировщиков и специалистов по геологическим изысканиям.

Однако если вы планируете устройство свайного фундамента под малую архитектурную форму, сарай, гараж или любое небольшое строение, то все проектные работы можно выполнить и своими силами. Разумеется, указанные расчеты позволят вам получить лишь приблизительный результат, но несложные работы по установке свайного основания для небольшого объекта можно проводить и на основе таких данных.

Ну а сам расчет основания свайного типа производится следующим образом:

  • Свайный фундаментВ самом начале вы вычисляете массу вашего строения. Для этого нужно умножить объем (количество или метраж) использованных (приобретенных) стройматериалов на их плотность (массу одной единицы, массу погонного метра). Допустим, для строительства беседки вы купили 2 кубометра пиломатериалов (досок и балок), восемь листов шифера и 12 метров швеллера 10 (на ростверк). Масса 2 м3 древесины равна 1040 килограммам (2 кубометра х 520 кг/м3). Масса восьми листов шифера равна 200 килограммам (8 шт. х 25 кг). Масса 12 метров швеллера равна 110 килограммам (12 м х 9,2 кг/п.м). В итоге, общий вес конструкции равен 1350 килограммам, а с учетом необходимости создания «запаса прочности» мы увеличим этот показатель вдвое – до 2,7 тонны. Хотя при обычных расчетах «запас прочности» создают увеличением нагрузки на четверть (25 процентов).
  • Далее следует определить свайное поле – схему расположения свай под ростверком. Для этого следует к четырем угловым сваям добавить промежуточные опоры, располагаемые с шагом в  1,5 – 2 метра. И если габариты ростверка в нашем случае равны 3х3 метра, то нам нужны 4 угловые опоры, 4 промежуточные опоры, расположенные на расстоянии в 1,5 метра от угловых столбов. Кроме того, нам необходимы  две центральные опоры, поддерживающие лаги цокольного перекрытия. Общее количество опор в нашем случае равняется 4+4+2 = 10 штукам.
  • На следующем этапе мы определяем соотношение между несущей способностью опоры и общей нагрузкой (весом) всего здания. Несущая способность опоры считается по аналогичной характеристике грунта и площади пяты самой опоры.

То есть, если несущая способность самого слабого грунта (песка) равна 2 кг/см2, то минимальная несущая способность винтовой опоры с диаметром лопастей в 30 сантиметров равна 1400 килограммам (2 кг/см2 х 706 см2 – площадь пяты винтовой опоры). А на 10 таких опорах удержится сооружение с общей массой в 14 тонн (1400 кг х 10 шт).  Таким образом, 10 опор удержат на себе вашу беседку весом в 2,7 тонны.

Приведенный выше пример можно использовать при расчете небольших конструкций, эксплуатируемых время от времени. В более габаритных фундаментах, подводимых под  жилые строения массой в десятки тонн, в игру вступают совсем другие силы. Поэтому расчеты свайных оснований для жилых домов следует заказывать только профессионалам.