Расчет нагрузки для фундамента из винтовых свай

Расчет нагрузки на фундамент – важный этап планирования будущего сооружения. Для этих целей можно использовать калькуляторы, которых с таким функционалом немного и для расчета нужно иметь определенные знания. Чтобы не допустить ошибок, лучше использовать специальные нормативные документы, в которых содержатся все правила расчетов. Дальше мы приведем полезную информацию и покажем понятный пример того, как правильно выполнить сбор нагрузки на свайный фундамент.

Из чего начать расчеты?

Чтобы с точностью выполнить сбор нагрузки, нужно поэтапно рассчитать массу элементов всего сооружения: крыши, стен и перегородок.

Вес крыши

Если сравнивать с другими частями конструкции, то массу кровли стоит рассчитывать по особому принципу:

• При исчислении ее площади нельзя брать равное значение размерам дома: она больше него на 50 см с каждой стороны, поэтому к длине и ширине приплюсовывается 1 м.
• На ее общий вес будут влиять осадки, выводить которые в отдельный пункт не имеет смысла.

Используя винтовые сваи для основания или сооружая столбчатый фундамент, все пытаются отказаться от массивных материалов и поступают правильно: такое основание не способно выдерживать большие нагрузки. Поэтому, как пример, рассмотрим несколько самых используемых материалов:

• Синтетика. Гибкая кровля может иметь разный вес, но среднее значение равно 25 кг/м2 (при этом минимальное равно 8 кг/м2).
• Металл. Для расчетов принято использовать показатель в 30 кг/м2. Правда в зависимости от вида покрытия, значение веса может варьироваться.
• Шифер. Такой материал достаточно тяжелый: 50 кг/м2.
• Натуральная кровля. Вес 1 м2 будет составлять всего 15 кг, но о долгой службе такого покрытия говорить не приходится.

Масса снега, воздействующего на поверхность крыши, а, следовательно, и на столбчатый свайный фундамент рассчитывается не по средним показателям, а по максимальным для определенного региона.

Вес стен

Если используются винтовые сваи или столбчатый фундамент, то скорее всего дом будет строиться из бруса или по каркасной технологии. Для менее габаритных построек могут применяться и другие материалы.

Вес материалов, которые могут выдержать винтовые сваи:

• Стеновые панели. В таком случае масса на 1 м2 будет равной 40 кг. Используют для экономии на фундаменте и времени работы.
• Брус. В среднем вес такого материала 90 кг/м2. Используется очень часто. Здание отлично выдерживает столбчатый фундамент, при сооружении которого использовались винтовые сваи.
• Кирпич. Такой пример встречается редко, но иногда, в силу острой необходимости, имеет место в строительстве. Как правило, из него сооружают дома в 1 этаж – большего веса сваи выдержать просто не способны.

При расчетах учитывайте, что приведенные выше данные взяты на основе стен в 0.15 м. Имея точную ширину собственных стен не составит труда узнать их вес.

Вес перекрытий

Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, нужно учесть и массу перекрытий. Как уже неоднократно говорилось, используя столбчатый опорный элемент или винтовые сваи, пытаются снизить нагрузку на основание. Поэтому при сооружении домов на свайном фундаменте для перекрытий используют:

• Монолит. Масса: около 500 кг/м2. Применяется исключительно в виде цоколя: прибавляет нагрузки и винтовые элементы могут его не выдержать. Срок службы: более века.
• Дерево с утеплителем. При использовании в качестве цоколя будет иметь вес в 130 кг/м2, а в качестве перегородки этажей – не больше 80 кг/м2. Этот вариант имеет наилучшие характеристики экологичности, но служит мало.
• Пустотная плита. Не используются как цоколь (не способны выдержать большую нагрузку). Масса: 300 кг. Такой пример веса для междуэтажного использования достаточно тяжелый, но показатели времени службы (больше полвека) заставляют задуматься.

Если хочется выбрать оптимальный вариант времени службы и прочности, то лучше выбрать пустотную плиту, но это требует дополнительного укрепления основания.

Пример: сбор нагрузки на свайное основание

Изучив необходимую информацию, можно начинать проводить расчеты.

Как пример, возьмем дом с такими характеристиками:

• Количество этажей: 1.
• Периметр: 20 на 30 м.
• Длина перестенков: 22 м.
• Материал дома: дерево.
• Материал перекрытий: дерево с утеплителем.
• Материал кровли: натуральные материалы.
• Расположение: центральная полоса (100 кг м/2 – макс. масса снега).

Сбор нагрузки начинается с расчета площади стен (Пст). Учтите, что внешние шире внутренних в 3 раза. Поэтому Пст = Пвтс + Пвнс.

Пвнс = Пр х 3 х Вс (периметр х 3 х высота стен). Пвнс = ((20+30) х 2) х 3 х 2.7 = 810 м2.

Пвтс = Дс х Вс (длина стен х высота стен). Пвтс = 22 х 2.7 = 160.38 м2

Пст = 810 + 160.38 = 970.38 м2.

Дальше, чтобы выполнить сбор нагрузки, необходимо рассчитать длину всех опор (пример использования сваи в фундаменте исключает необходимость поиска площади):

До = Дс + Пр = 22 +100 = 125 м.

Получив значение площади стен, можно проводить сбор их массы:

Мст = Пст х Мбр – масса бруса = 970.38 х 90 = 87 334.2 кг.

Сбор веса перекрытий аналогичен, только пример расчета подразумевает использование горизонтальных данных:

Мпр = Пвнс х Мвнс + Пвтс х Мвтс = 20 х 30 х 80 + 20 х 30 х 130 = 48 000 + 78 000 = 126 000 кг.

Осталось рассчитать вес кровли:

Мкр = Мкм + Мос (вес кровельных материалов + вес осадков)

Мкм = (а + 1) х (в + 1) х 15 = 21 х 31 х 15 = 9 765 кг.

Мос = (а + 1) х (в + 1) х 100 = 21 х 32 х 100 = 67 200 кг.

Мкр = 9 765 + 67 200 = 76 965 кг.

Теперь можно узнать общий вес дома:

Мд = Мст + Мпр + Мкр = 87 334.2 + 126 000 + 76 965 = 290 299,2 кг.

Расчет соответствия фундамента массе сооружения

Используя значение массы всего дома, следует узнать, смогут ли винтовые сваи выдержать его массу.

Возьмем уровень сопротивления сухой глины из таблицы ниже. Он равен 25 000 кг/м2.

Из 2

Сопротивление суглинистых грунтов

Вес бетона для свай постоянный – 2400 кг/м3.

Вес наших опор: 2.5 м. Диаметр: 0.5 м.

Измеряем площадь соприкосновения с грунтом:

3.14 х 0.05 = 0.157 м2. Переводим в объем и получаем 0.314 м3

Мопоры = 0.314 х 2400 = 753.6 кг

Будет установлена 1 опора на каждый метр длины (До х 1 = 125 опор)

М всех опор = 125 х 753.6 = 94 200 кг

Вес дома с основанием = 94 200 + 290 299,2 = 384 499.2

Площадь всех опор 125 х 0.314 = 39.25 м2, что позволяет выдерживать массу сооружения = 39.25 х 25 000 (сопротивление глины) = 981 250.

Из приведенного примера получается, что расчет нагрузки на основание дал понять о неверном выборе высоты погружения и диаметра свай. Основание способно выдерживать дом с массой в 2.5 раза больше. Чтобы найти оптимальные данные, нужно провести сбор нагрузки еще раз, предварительно уменьшив длину и диаметр свай.

Как видите, выполнить расчет нагрузки на фундамент и рассчитать соответствие запланированного основания достаточно просто, особенной если речь идет об использовании свайных элементов. Но такое основание лучше использовать только для возведения легких сооружений.