Свайный фундамент расчет количества свай: используем калькулятор

На страницах нашего портала подробно рассмотрены варианты возведения ленточного, плитного, столбчатого фундаментов. Однако, нередко обстоятельства складываются так, что ни одна из перечисленных выше схем не может быть реализована на практике в силу тех или иных причин. Сложный рельеф на участке строительства, недостаточная несущая способность поверхностных слоёв грунта или очень большая глубина его зимнего промерзания, наличие верховодки – любая из этих особенностей может или сделать невозможным применение наиболее широко распространенных технологий, или чрезвычайно усложнить конструкцию фундамента, что, естественно, сопровождается резким удорожанием общей стоимости его строительства. Оптимальным же вариантом может стать фундамент свайного типа.

Свайный фундамент расчет количества свай

Любое основание здания требует предварительного проектирования. И если для строительства был выбран свайный фундамент расчет количества свай и их расположение становятся ключевыми параметрами планирования. Безусловно, проектно-изыскательские работы всегда правильнее будет доверить профессионалам. Однако, подобные расчеты, пусть в несколько упрощенной форме, можно провести и собственными силами. Это поможет, например, при возведении построек хозяйственного назначения, а также и для предварительной оценки масштабов работ при планировании строительства загородного дома.

Чаще всего в практике частного строительства применяются свайно-винтовые фундаменты, а в последнее время широкое распространение получает использование буронабивных бетонных свай – так называемая технология ТИСЭ. Хотя принцип расчета количества опор для возводимого здания – примерно одинаков, существенные различия все же имеются, так что эти два типа фундаментов будут рассмотрены по-отдельности. Сегодня – очередь именно свайно-винтового.

Принцип строения свайно-винтового фундамента.

Свайно-винтовой фундамент представляет собой совокупность заглублённых (вкрученных) в грунт на расчётную глубину металлических свай, которые сверху связаны в единую конструкцию общим ростверком. Сваи оснащены лопастями, которые становятся не только «инструментом» для ввинчивания металлической опоры в толщу грунта – за счет своей площади лопасти при проходке уплотняют породу ниже себя и становятся надежной опорой, способной выдержать немалые нагрузки.

Принцип строения свайно-винтового фундамента

Такая технология позволяет пройти сквозь поверхностные слои почвы, неустойчивого грунта, так, чтобы, в конце концов, свая «нашла» себе стабильную породу на глубине, обычно – ниже уровня промерзания, чтобы свести к минимуму влияние сил морозного пучения. Мало того что лопасти сваи опираются на уплотнённый грунт – они еще и успешно противостоят усилиям, выдергивающим сваю вверх. Таким образом, при правильном расчете и монтаже, здание получает стабильное основание, в тех условиях, где другие типы фундаментов были бы бесполезны или же чрезвычайно сложны и дороги.

Внутренняя полость трубы-сваи чаще всего по всей высоте заполняется бетоном (без дополнительного армирования) – это позволяет создать защиту стенок от внутренней коррозии. Установленные сваи сверху обрезаются по нивелиру под один уровень в горизонтальной плоскости, к ним привариваются оголовки с монтажными площадками, на которых располагают ростверк, становящийся затем основой для дальнейшего возведения внешних стен и внутренних капитальных перемычек.

Ростверк же может монтироваться из различных материалов:

Иллюстрация	Спецификация	Область использования
	1 – тело сваи (металлическая труба); 2 – лопастная часть; 3 – бетонное заполнение сваи; 4 – оголовок с монтажной площадкой; 5 – двутавровая балка.	Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
	6 – ростверк из швеллера.	Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
	7 – обвязка из деревянного бруса (или нижний венец); 8 – механическое крепление брусьев обвязки (уголок); 9 – штыревое соединение брусьев обвязки.	Каркасные дома, стены из бревна или бруса, легкие хозяйственные постройки.
	10 – монолитный бетонный ростверк (в некоторых случаях – даже плита); 11 – связующая закладная армирующая конструкция.	Дома из кирпича, газобетонных блоков, стены из металлических сэндвич-панелей, каркасные, из бревен или бруса.

Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузок по всем опорам и предопределяет основные достоинства свайно-винтового фундамента:

• Минимальные сроки возведения – по подобному параметру свайно-винтовым фундаментам, наверное, нет равных. При согласованных действиях бригады, и если, конечно, грунт не «преподнесёт сюрпризов» типа непроходимой каменной гряды на глубине, работы по возведению полноценной основы под строительство дома могут занять буквально день – два. Полностью выпадают характерные для большинства иных фундаментов сроки ожидания полного созревания бетонных растворов.

Сваи вкручиваются без применения спецтехники – мускульными усилиями нескольких человек с применением длинных рычагов

• Очень часто возведение свайного фундамента можно провести самостоятельно, не прибегая к услугам специальной техники, что значительно удешевляет общую стоимость строительства.

Правда, если позволяет финансовая возможность, и есть желание избавить себя от нелегкого ручного труда, можно воспользоваться и услугами специальной установки для ввинчивания подобных свай. Работа пойдет еще быстрее и качественнее.

Цены на винтовые сваи

винтовые сваи

С применением спецтехники установка винтовых свай упрощается и ускоряется до предела

• Строительство свайного фундамента возможно практически на всех типах грунтов, в том числе на заболоченных, торфяных участках – главное, чтобы лопастная часть достигла на глубине плотной породы, расположенной ниже уровня промерзания. При таком положении силы морозного вспучивания неспособны оказать сколь-нибудь значимого влияния на стабильность конструкции.
• Свайно-винтовой фундамент – это одно из наиболее удачных решений при необходимости строительства на участке с пересеченным рельефом. Хотя винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне по горизонтали, верхнюю их часть несложно подрезать по нивелиру, также выведя в единую плоскость перед связыванием ростверком.

Свайный фундамент позволяет упростить строительство домов на участках с выраженно пересеченным рельефом

• При использовании качественно изготовленных свай, имеющих антикоррозионную обработку, такой фундамент должен прослужить не менее 50 лет.

Тем не менее, существуют у фундаментов подобного типа и определенные недостатки:

• Определенные сложности в установке вплотную к ране возведенным зданиям, например, при строительстве пристройки. Проблема решается применением спецтехники.
• Имеющиеся ограничения пол несущей способности винтовых свай. Впрочем, этот недостаток несущественен при ведении частного строительства – заложенных возможностей свай, при правильном их подборе, обычно вполне достаточно.
• Нет возможности оборудовать полноценный подвал или цокольное помещение.
• Наконец, самый главный недостаток – это действие коррозии на металлические сваи, которое способно существенно снизить их эксплуатационный ресурс. Безусловно, добросовестные производители предусматривают возможные меры для снижения подобного воздействия – применяются оцинкованные трубы, специальные полимерные покрытия. Однако, полностью исключить влияние коррозии сложно. Кроме того, оно может быть усилено неблагоприятным химическим составом грунтов, высокой вероятностью блуждающих токов из-за близкого расположения дома от электрических подстанций, шахт, высоковольтных линий электропередач или вышек сотовой связи, железнодорожной магистрали.

Кроме того, некоторые хозяева своими руками неосознанно «закладывают бомбу», подключая к вкрученным сваям контур заземления дома. Нет слов, как заземление эта схема – вполне работоспособна. Но в этом то и беда – при любой нештатной ситуации с электроприборами ток пойдет через сваю, резко активизируя при этом процессы коррозии, особенно в областях сварных швов.

Однако, вернемся к теме нашей публикации. При качественном монтаже винтовых свай, правильной их расстановке и обвязке, нагрузка от здания должна распределяться по всем точкам опоры равномерно. Значит, для определения количества свай необходимо иметь два основополагающих параметра – это несущая способность опоры и суммарная нагрузка, которая будет создаваться на фундамент. Причем, здесь должна учитываться не только масса самого здания, но и эксплуатационные и иные внешние нагрузки.

Для начала разберемся со сваями – с выпускаемыми разновидностями и с допустимыми нагрузками на них.

Винтовые сваи и расчет допустимых нагрузок на них

Основные типоразмеры винтовых фундаментных свай

Винтовые сваи в наше время широко представлены в свободной продаже. Существует несколько типоразмеров, обычно применяющихся в индивидуальном строительстве. Различаются они диаметром ствола (трубы) и лопастей, стало быть, и своими несущими возможностями. Кроме того, сваи любого типоразмера выпускаются в довольно широком ассортименте длин, обычно от 1650 до 7000 мм, что позволяет подобрать нужный размер в зависимости от особенностей планируемого строительства.

Ниже в таблице приведены основные параметры свай модельного ряда СВС – с приваренными лопастями винтовой части. Эти модели – наиболее распространённые и доступные по цене. Для ориентира, будут приведены средние цены на сваи длиной 2500 мм.

Иллюстрация	Краткое описание и предназначение модели	Примерный уровень цен (длина 2500 мм)
	СВС-57. Свая не отличается высокой несущей способностью – допустимая нагрузка до 800 кг. Стандартная область применения – облегченные заборы, не обладающие парусностью, то есть из сетки-рабицы. Чаще всего используются 4-метровые изделия, из расчета 2 метра заглубления и еще 2 – высота забора.	1300 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины. Оголовок ОВС-57/200/200 – 260 руб./шт.
	СВС-76 способны выдерживать нагрузку до 3000 кг, и поэтому могут применятся для строительства заборов и ограждений «глухого» типа, то есть обладающих парусностью (из профнастила, металлического или деревянного штакетника, шиферных листом, поликарбоната и т.п.) Позволяют при необходимости создавать между опорами дополнительный ленточный фундамент для забора. Наиболее часто используемый размер – 4000 мм.	1450 руб. + 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины. Оголовок ОВС-76/200/200 – 300 руб./шт.
	СВС-89 с допустимой нагрузкой, доходящей до 4÷5 тонн. Типичная сфера применения – строительство беседок, хозяйственных построек, гаражей. Отлично подойдет для пристраивания веранды к дому. Используется в качестве дополнительной опоры, например, при установке в доме печи или камина.	1500 руб. Оголовок ОВС-89/200/200 – 300 руб./шт.
	СВС-108 уже могут применяться при возведении жилых построек – домов из бруса, бревенчатых срубов или каркасных конструкций. Допустимая нагрузка на опору может лежать в диапазоне от 5 до 9 тонн. Отлично подходят для строительства на заболоченных и торфяных грунтах.	1700 руб. Оголовок ОВС-108/200/200 – 300 руб./шт.
	СВС-133 способны выдерживать нагрузки, доходящие до 10÷14 тонн. Такие сваи используют для возведение фундаментов под строительство достаточно тяжелых домов из кирпичей или газобетонных блоков. Допустимо использование монолитного ростверка и даже заливка плиты перекрытия первого этажа.	2250 руб. ОВС-133/300/300 – 350 руб./шт

А вот теперь – очень важное замечание. Все представленные выше модели можно назвать «бюджетным вариантом» – они изготавливаются по технологии приваривания лопастей к телу трубы, и в этом кроется их основной недостаток.

Даже небольшое отклонение в геометрии при приваривании лопастей может давать нежелательный эффект отклонения сваи от вертикали при ее вкручивании в грунт. Кроме того, при экстремальных напряжениях, которые обязательно испытывает лопасть при вкручивании, зачастую случаются разрывы сварного шва –  свая начинает просто проворачиваться на месте, и ни о какой несущей способности уже и речи не идет. Мало того, в практике использования подобных фундаментов известны случаи, когда под консолидированным воздействием  уже упомянутой выше коррозии и внешней механической нагрузки попасть отрывалась по шву уже после нескольких лет эксплуатации. При этом свая также значительно теряет в своей несущей способности, дополнительная нагрузка падает на соседние опоры, и не исключается проседание этой части фундамента с деформацией ростверка, а значит и стен дома.

Винтовой наконечник сваи сварного типа (слева) и литой – разница видна невооруженным глазом.

Если подходить к делу со всей серьёзностью, и тем более – в случае возведения не хозяйственной постройки или ограждения, а полноценного жилого дома, оптимальным решением станет использование свай с литым винтовым наконечником. Изготовленные из стали СТ-25 или СТ-35 методом точного литья в вакуумной среде, наконечники обладают выверенной геометрией спирали, более толстой лопастью, которой не будут страшны экстремальные нагрузки, а отсутствие сварных швов резко снижает уязвимость к коррозии. Устойчивость подобных наконечников к деформирующей нагрузке позволяет ввинчивать сваи даже в грунтах с мелкими камнями. При благоприятной физико-химической характеристике грунта и при условии правильного монтажа, фундамент с такими опорами может служить до 100 лет.

Правда, за это придется отдать несколько большую сумму. Так, стоимость одной сваи СВЛН-108/300/2500 (аббревиатура ЛН – литой наконечник) уже ориентировочно 2600 руб., а СВЛН-133/350/2500 – 3350 руб., то есть в среднем на треть дороже сварных.

Приобретать винтовые сваи лучше всего непосредственно у проверенного производителя, или, по крайней мере, в тех торговых точках, где могут документально подтвердить оригинальность продукции

При выборе любых винтовых свай необходимо проявлять особую внимательность к качеству изготовления. Беда в том, что в этой сфере подвизается немало полукустарных производителей, изделия которых не выдерживают никакой критики. Это касается и труб, и стали, используемой для наваривания лопастей, и качества выполнения сварных швов, и правильности геометрии винта, и антикоррозионного покрытия свай. Кстати, ушлые «леваки» освоили даже выпуск псевдо-литых наконечников, которые внешне могут мало отличаться от настоящих. Так что будьте крайне внимательны и никогда не стесняйтесь потребовать сертификационную документацию, которая должна сопровождать любую партию «легальной» продукции. В вопросах строительства фундамента полагаться «на авось» никак нельзя – ошибки могут очень многого стоить.

На особо ответственных участках строительства, для фундаментов, рассчитанных на тяжелые постройки, могут применяться винтовые сваи с двухъярусным расположением лопастей.

Указанными выше моделями разнообразие винтовых свай не ограничивается — просто были продемонстрированы наиболее распространенные и широко применяемые в частном строительстве варианты. А кроме этого, производятся специализированные сваи для каменистых грунтов, которые формой больше напоминают спираль самореза, для вечной мерзлоты – с дополнительной буровой коронкой, и другие. Для особо ответственных построек с большим удельным давлением на опоры применяются винтовые сваи с двумя рядами лопастей, разнесенными по высоте колонны. Это позволяет компенсировать горизонтальные подвижки грунта, исключить перекос при ввинчивании, повысить несущую способность сваи. Правда, для монтажа более сложных разновидностей, как правило, уже не обходится без специальной техники.

Допустимые нагрузки на винтовые сваи

После того как познакомились с характеристиками свай, можно переходить к рассмотрению важного вопроса – какой же несущей способностью они будут обладать, то есть какую допустимую нагрузку на них можно планировать.

Этот параметр напрямую зависит от таких критериев, как типоразмер сваи и особенности преобладающего несущего слоя грунта. Если с первым показателем – всё относительно понятно, так как сваи выдерживаются в стандартных геометрических размерах, то со вторым уже сложнее. И эта сложность в основном в том, что  самостоятельно оценить характеристики грунта – задача непростая, а иногда – и вовсе не разрешимая без привлечения специалистов.

Итак, формулу несущей способности винтовой сваи можно выразить следующим образом:

W = Q / k

где:

W – собственно, сама несущая способность сваи, то есть та эксплуатационная нагрузка, которую опора способна гарантированно выдержать.

Q – расчетное значение несущей способности сваи, исходя из ее размерных параметров и характеристики несущего слоя грунта.

k – так называемый «коэффициент надежности», учитывающий необходимый эксплуатационный запас несущей способности и зависящий от качества предварительно проводимых исследований грунта и, в определённой мере – от общего количества свай.

Величину расчетного значения допустимой нагрузки тоже, казалось бы, определить несложно. Для этого применяется следующая формула:

Q = S × Ro

где:

S – площадь поперечного сечения опорной части сваи, то есть ее лопасти (в вертикальной проекции).

Ro – расчетное сопротивление грунта на уровне заглубления винтовой части сваи.

Сопротивление грунта – эта табличная величина, которую несложно найти. Некоторые значения для наиболее распространенных грунтов, на которых практикуется возведение свайно-винтового фундамента, при условии залегания винтовой части сваи на глубине от 1500 мм и ниже, приведены в следующей таблице:

Тип грунта на уровне залегания винтовой части сваи	Особенности грунта	Сопротивление грунта на глубине 1500 мм и ниже, кг/см²
Песчаный грунт	Крупной фракции, от 2,5 до 5 мм	15,0
	Средней фракции, от 1,5 до 2.5 мм	15,0
	Мелкой фракции, от 1,0 до 1,5 мм	8,0
	Пылевидной фракции, менее 1,0 мм	5,0
Супеси и суглинки	Полутвердого состояния	5,5
	Тугопластичные	4,5
	Мягкопластичные	3,5
Глины	Полутвердого состояния	6,0
	Тугопластичные	5,0
	Мягкопластичные	4,0
Лёсс	Мягкопластичный	1,0

Пластичность глины, суглинков или супесей можно определить, просто сжав образец грунта в ладони – сохранит ли комок приданную ему форму или рассыплется при прикосновении. Фракцию песка также определить – не составит особого труда. Лёссовые слои (пористая порода характерного палевого или бежевого цвета) встречаются крайне редко, и несущая способность у них крайне невысокая.

Однако, и это еще не всё. Возвращаемся к поправочному «коэффициенту надежности». Он может принимать значение от 1,2 до 1,7. Мало того, что этим самым уже закладывается эксплуатационный запас несущей способности сваи – такая поправка еще и учтет точность определения структуры грунта. Разъясним подробнее.

• Самое правильное решение при проектировании фундамента – это профессиональный анализ состояния грунтов на участке строительства. Для этого в нескольких местах пробуриваются скважины, берутся образцы на органолептический и лабораторный анализы. По итогам исследования составляется заключение о картине расположения грунтов и водоносных горизонтов, после чего вырабатываются рекомендации по применению того или иного типа фундамента. При таком подходе коэффициент надежности можно взять минимальный: k = 1,2.

Самый правильный подход для проектирования фундамента – это профессиональное геологическое исследование участка

Увы, к таким мерам при выполнении «малоформатного» частного строительства прибегают нечасто, просто из-за высокой стоимости этих услуг: подобный профессиональный анализ может потребовать дополнительно несколько десятков тысяч рублей.

Цены на пеноблок

пеноблок

• Второй способ, который, правда, также потребует привлечения специалистов с соответствующим оборудованием – это ввинчивание так называемой эталонной скважины.

На участке под будущее строительство вкручивается свая выбранного типоразмера. После того как ее винтовая часть пройдет уровень промерзания грунта, начинают вести мониторинг крутящего момента, прикладываемого к опоре. Это дает возможность с большой степенью точности определить расположение слоев грунта с максимальной несущей способностью.

Стоимость подобных услуг уже не столь велика – всего несколько тысяч рублей, поэтому такой подход в частном жилом строительстве применяется чаще всего. Степень достоверности полученных параметров – достаточно велика, поэтому коэффициент надежности также принимают не особо большим: k = 1,25.

• Наконец, многие застройщики на свой страх и риск определяют состояние грунта самостоятельно, выкапывая шурфы или пробуривая скважины на предполагаемую глубину расположения винтовой части сваи, наблюдая строение грунтов в выкопанных колодцах, погребах и т.п.

В связи с тем, что этот подход не отличается высокой точностью, коэффициент надежности при подсчетах закладывается максимальный. k = 1,45 ÷ 1,7. Так что за экономию в одном (отказ от услуг специалистов), возможно, придется заплатить увеличением общего количества свай. Есть над чем подумать…

Итак, все данные для расчета теперь есть. Можно подставлять их в формулу и находить максимально допустимую нагрузку на винтовую сваю. А чтобы это было сделать еще легче, ниже расположен калькулятор, в который уже внесены основные табличные параметры для проведения вычислений.

Полученное значение запоминаем – оно нам потребуется для дальнейших расчетов.

Общая нагрузка, создаваемая зданием, и окончательный расчет количества винтовых свай

Теперь необходимо подсчитать, какая нагрузка будет выпадать на свайный фундамент от планируемого к возведению на его основе здания. Для этого подсчитывается вес всех строительных конструкций: внешних и внутренних капитальных стен, внутренних перегородок, перекрытий – первого этажа и чердачного, стропильной системы и кровельного покрытия. Принимаются в расчет и эксплуатационные нагрузки – масса проживающих в доме людей, предметов мебели и других предметов интерьера, крупной бытовой техники и оборудования и т.п.

Можно «зарыться в таблицы» с параметрами основных стройматериалов и провести такой расчет самостоятельно. Мы же предлагаем поступить еще проще – воспользоваться возможностями размещенного ниже калькулятора, который, не претендуя на инженерную точность, все же даст результат во вполне допустимом диапазоне погрешностей, которого будет достаточно для определения необходимого количества свай винтового фундамента.

Итак, после проведения обоих вычислений у нас имеются два основных значения – несущая способность одной сваи и общая нагрузка, передаваемая зданием на фундамент. Вряд ли имеет смысл располагать еще один калькулятор для окончательного подсчета – такое приложение есть в каждом компьютере или мобильном гаджете. Необходимо всего лишь разделить нагрузку на несущую способность, а полученное значение округлить в большую сторону до целого.

Например, вычисления показали, что общая нагрузка от планируемого к возведению здания составит 56.4 тонн. Расчет сваи СВС-108 дал значение ее несущей способности с учетом коэффициента надёжности — 3.9 тонны.

N = M / W = 56.4 / 3.9 = 14.46 → 15 свай

Правда, при некоторых обстоятельствах и это значение еще может оказаться неокончательным. Необходимо в первую очередь распределить сваи по периметру, обязательно по одной – по всем внутренним и внешним углам, во всех точках пересечения и сопряжения ограждающих конструкций. Оставшиеся опоры равномерно распределяют на прямых участках стен, соблюдая правило. что расстояние между сваями не должно превышать 3000 мм. Случается, что приходится добавить одну-две сваи для соблюдения всех этих требований, но стабильность фундамента от этого только выиграет.

Никогда не принимаются в расчёт с основным домом примыкающие к нему лёгкие пристройки – террасы, веранды, сараи и другие. Там – совсем иной уровень нагрузок, поэтому для этих сооружений необходимо отдельное проектирование, а для фундаментов чаще всего бывает достаточно более экономного варианта — свай меньшего диаметра. Аналогичного подхода могут потребовать, наоборот, и тяжеловесные конструкции – печи, тяжелые чугунные котлы, массивное насосное оборудование и т.п. Для таких объектов также целесообразно проводить отдельный расчет и выполнять необходимое усиление участка.

И, наконец, еще один важный нюанс. При планировании и предварительной разбивке свайного поля не забываем, что винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне. Важно – это считается не от поверхности земли, а именно по горизонтальной плоскости. Так что при сильно пересеченном рельефе, не исключено, что разных точек установки понадобятся сваи различной длины.

При планировании свайного поля в обязательном порядке учитываются имеющиеся перепады высот на участке под строительство

В обязательном порядке оставляется запас по высоте, не менее 200-÷500 мм, который потом будет по нивелиру обрезаться в общий горизонтальный уровень перед привариванием оголовков и монтажом ростверка. Легче и, в конечном счёте – дешевле срезать излишек, чем столкнуться с проблемой необходимости наращивания ствола сваи.

И в завершение публикации – видеосюжет, в котором специалист рассказывает о базовых правилах расстановки винтовых фундаментных свай:

Видео: несколько доходчивых советов по правильной расстановке винтовых свай при планировании фундамента