Как рассчитать нагрузку на свайно-винтовой фундамент. Подготовка к строительству

Над возведением крупных жилых и производственных сооружений трудится целый штат специалистов. Когда же речь идет о строительстве индивидуальных жилых домов, владельцы участков пытаются сэкономить и справиться без участия профессионалов. 

Первая задача, которую необходимо решить — рассчитать нагрузку, испытываемую фундаментом. Из-за недостатка знаний и опыта некоторые факторы иногда остаются без внимания: роль рельефа и свойств грунта, оценка разноплановых нагрузок. Часто количество опор подбираются интуитивно, что со временем приводит к нарушению устойчивости конструкции.

Прежде чем приступать к расчетам основания, следует получить полную информацию о геологических особенностях участка, строительных материалах и планировке будущего сооружения. 

Подготовительные работы: что важно учесть

На предварительном этапе изучаются физико-механические свойства грунтов, их деформационные и прочностные характеристики. Для этого проводятся:

1. Инженерно-геологические изыскания. На участке бурят скважины, отбирают образцы грунта и отправляют на лабораторные исследования. ИГИ включают протоколы испытаний, схему геологического разреза с указанием возраста и состава грунтов, описание физико-механических свойств грунтов, определение уровня грунтовых вод и пучинистости. 

Для малоэтажного строительства подобные мероприятия могут оказаться чрезмерно затратными, поэтому используют экспресс-методы: 

• зондирование почвы для определения статического и динамического сопротивления грунта (применяется на дисперсных грунтах); 
• определение агрессивности почвы с использованием электроразведочных приборов.

2. Пробное закручивание опор. Используется для проверки правильности подбора выбранных свай.  

Несущая способность грунта может оказаться меньше, чем теоретическая нагрузка, которую способно выдержать основание. Этот параметр определяется типом грунта, его плотностью и уровнем залегания подземных вод. 

Небольшая плотность означает, что в почве много пор и пустот. Под действием нагрузки происходит уплотнение и усадка почвы, что приводит к деформации и постепенному разрушению основания. На таких участках необходимо ставить заглубленные свайные фундаменты. 

Несущая способность (n_н) разных грунтов:

• 6 кг/см² — сухая и 1-3 кг/см² влажная глинистая почва;
• 5 кг/см² — песок с гравийными частицами менее 0,5 см;
• 1-3 кг/см² — суглинок;
• 4-5 кг/см² — крупный песок;
• 1-5 кг/см² (в зависимости от влажности) — средний песок;
• 3 кг/см² — сухой и не более 1 кг/см² влажный-пылеватый песок;
• 3 кг/см² — сухая и от 0,7 до 2 кг/см² влажная супесь. 

Какие нагрузки учитывать

Под нагрузкой следует понимать не только вес здания. Помимо постоянной (непосредственно вес строительных конструкций), существуют временные нагрузки, которые подразделяются на:

• длительные (съемные перегородки и оборудование);
• кратковременные (вес движущихся механизмов, людей и животных, воздействие ветра и осадков);
• особые (сейсмические или возникающие в чрезвычайных ситуациях).  

Для расчета постоянных нагрузок необходимо определиться с предполагаемым количеством строительных материалов и их удельным весом. Данные можно найти в СНиП II-3-79 и различных строительных справочниках. Нагрузки собираются по всем составляющим элементам конструкции после чего суммируются. Так, чтобы определить вес деревянного перекрытия, необходимо сложить вес балок, настила, утеплителя, напольного покрытия и потолочной отделки.  

При определении нагрузки на фундамент берется вес дома не в «чистом» виде, а после умножения на коэффициент надежности (его можно найти в СНиП 20.13330.2011). Собственный вес фундамента и ростверка определяется в зависимости от размеров здания и также включается в постоянные нагрузки.

Кратковременные нагрузки можно учесть только приблизительно, но пренебрегать ими не стоит. Нормативные значения нагрузки от мебели, техники, предметов быта и интерьера, людей, животных берутся из справочника и умножаются на площадь перекрытия.

Снеговые нагрузки зависят от климата в регионе так как толщина снегового покрова в разных областях сильно отличается. Большое значение имеет площадь и уклон крыши — чем она круче, тем меньше нагрузка. Ветровые нагрузки опасны для заборов, построек с крутой кровлей и сооружений с высокой парусностью, поскольку они увеличивают выдергивающие и горизонтальные нагрузки на сваи фундамента.