Самый частый вопрос который я слышу по работе на тему винтовых свай, это какие сваи применить под тот или иной дом. С таким личным вопросом ко мне переадресовывают каждого второго нашего поставщика. На примере подготовки ответа на один из таких вопросов я решил написать данную статью.
Итак, дано:
1. Дом. Вернее проект дома. Еще точнее красивая картинка из интернета с кучей ошибок за не совсем адекватную стоимость.
2. Грунты. Вернее их полное отсутствие. Еще точнее - полное отсутствие информации о том, какой именно грунт на конкретном участке. Человек еще даже забор не делал. НО. Этот участок не далеко от моего строящегося дома, а верхние 3 метра всего поселка (за исключением низины возле реки) славятся своими тугопластичными суглинками (сколько лопат было сломано об эту глину...).
3. Регион строительства. Как я уже сказал, тот же, что и у меня. Свердловская область, окрестности г. Екатеринбурга.
Для начала стоит посмотреть "проект" будущего дома:
Сами параметры дома следующие:
Одноэтажный дом с террасой и гаражом с размерами здания 15,86 х 13,81 м.
Тамбур - 6,44 м2
Бойлерная - 7,59 м2
Гараж - 30,25 м2
С/у - 1,67 м2
Ванная - 5,5 м2
Спальня - 12,68 м2
Спальня - 10,34 м2
Спальня - 10,14 м2
Кладовая - 2,25 м2
Холл - 15,17 м2
Гостиная - 32,47 м2
Кухня - 15,36 м2
Дополнительно от заказчика известно следующее: дом или каркасный или из бруса, фундамент любой, но почему то обязательно на винтовых сваях. Как я не пытался его отговорить, он не слушал.
По всем правилам для подбора параметров фундамента необходимо собрать нагрузки на фундамент:
1. Вес здания
2. Вес мебели и прочего внутреннего наполнения включая заказчика с семьей
3. Вес снега на кровле (помним, что скат на крыльцо, а значит чтобы снег в голову не прилетел в один прекрасный день, он должен оставаться на крыше, желательно до июля (ну или до мая, в зависимости от того, как быстро растает)
4. Давление ветра на кровлю и стены дома. Но поселок размещен в лесу, даже сильные ураганы ощущаются как небольшой ветер, поэтому этим пунктом можно пренебречь.
Итак, вес дома:
Для начала определимся с материалом. Дом из бруса будет тяжелее каркасного дома, точных вводных данных у меня нет, поэтому для расчета примем по максимуму: дом из бруса естественной влажности 200х200 (самое то для нашего региона).
Точных размеров дома у меня нет, поэтому считаю примерный периметр стен: 13,81*4+4,3+15,86*4=122,98 м.п.=123 м.п.
высоту примем 3,4 метра: 132*3,4*0,2 (толщина бруса)=89,76 м3
Вес стен составит 89,76*0,8=71,808 т.
На пол и потолок пойдут балки 100х200 с шагом 600, суммарный вес составит:
15,86/0,6+1=27,4=28 шт. условно по 13,81 м. длинной. Итого 28*13,81*0,1*0,2*0,8=6,2 т. на пол и столько же на потолок (хотя на потолок можно уложиться в 3 т., но мало ли что, мы фундамент считаем, поэтому берем по максимуму)
На кровлю уйдет еще около 10 т. дерева и тонны 2 металла.
Полы, потолки, окна, двери, отделка, плитка (керамогранитная на пол), электрика, джакузи, куча мебели и жители дома вместе условно будут весить еще 60 т. (а если возьмут кошку из расположенного рядом приюта, то по ощущениям 62 тонны, хотя и прибавится всего 2-3 кг вечноскачущего неугомонного создания)
Что касается снега: В СП 20.13330.2016 для необходимого района (приложение К) нормативный вес снегового покрова составляет 1,4 кН/м2.
Итоговая формула веса снегового покрова учитывает еще ряд коэффициентов (п.10.1 СП), но для данного случая все они равны 1, поэтому имеем округленно 140 кг на каждый квадратный метр кровли.
Площадь кровли составит примерно 290-300 м2, а это 300*0,14=42 т.
Итого имеем суммарную нагрузку на фундамент :
71,81+12,4+12+62+42=200,21 т., или 2000 кН. (да, мне лень использовать точное значение ускорения свободного падения, для простоты расчета я использую 10 м/с2)
Заметьте, я намеренно не включил в расчет вес машин, которые стоят в гараже, так как делать такой пандус, да и в принципе делать пол на винтовых сваях в гараже на мой взгляд откровенное извращение. С заказчиком обговорили, что пол гаража будет плавающим, в другом уровне, и со стенами завязан не будет.
Сейчас необходимо посчитать необходимое количество свай, для этого рисуем примерный план свайного поля:
Итак, имеем 62 сваи без учета свай под террасой и крыльцом, которые в восприятии посчитанной нами нагрузки не участвуют. Итого на каждую сваю примерно приходится 2000/62=32,26 кН, или 3,2 т. Не плохая такая нагрузка.
Дальше необходимо подобрать саму сваю. Для быстрых расчетов я обычно пользуюсь онлайн калькулятором на сайте одного из конкурентов, но вы можете использовать СП24.13330 п. 7.2.10.
Минимально-возможная глубина погружения сваи для нашего региона - 2,5 метра (глубина промерзания 2 метра), для надежности примем 3 метра. Рекомендуемая труба для дома - 108 с 6 стенкой (будет диаметр трубы чуть больше или меньше - для вдавливающих нагрузок - не критично). Лопасть для такой трубы стандартно 300 мм.
Калькулятор расчета несущей способности для указанных параметров выдал:
Итак, необходимо 3,2 т., калькулятор выдает 9,18 т. При сопоставлении этих данных необходимо учесть еще один важный коэффициент - коэффициент надежности. Для винтовых свай при расчете их несущей способности по формулам этот коэффициент равен 1,4, т.е.
3,2*1,4<9.18
Свая проходит с запасом. Интереса ради просчитал несущую способность при заглублении сваи на 2,5 м., получилось 6,72 т., что так же вполне соответствует условиям, но... У металических свай есть одна не очень приятная особенность: за счет своей повышенной теплопроводности они увеличивают глубину промерзания (или протаивания для условий вечной мерзлоты) вдоль сваи, т.е. если мы закрутим сваю на 2,5 метра, то есть большая вероятность, что грунт промерзнет на эту глубину, и свая будет подвержена морозному пучению, а это очень серьезные усилия.
Итак, заказчику я буду советовать сваи из 108 трубы с 6 стенкой с лопастью 300 мм, длинной 4 метра, покрытие ГФ-021 + ПФ-115 + 2 метра, расположенные посередине посоветую покрыть битумной мастикой (противопучинные мероприятия), погружение делать в лидерную скважину диаметром 120-150 мм глубиной 2 метра (для того, чтобы сохранить битумную мастику), лидерную скважину после погружения посоветую засыпать песком. Что касается обвязки свай, то тут все просто: каждая свая должна быть связана с каждой соседней сваей (в том числе, расположенной по диагонали) 3 уголками (50х5): один на уровне оголовка свай, второй в 5-10 см от земли, третий по диагонали. Тем самым в обвязке образуется неизменяемая геометрическая фигура (треугольник), а вся конструкция будет работать как единая ферма, и сможет равномерно распределять нагрузки).
Данная задача для меня была интересна своим полным отсутствием исходных данных, но если у вас есть еще более интересные задачи, по подбору фундамента, то пишите в комментариях. Самые интересные и не стандартные из них обязательно просчитаю и разберу подробно.