Достоинства и недостатки, этапы возведения свайного фундамента для каркасного дома

Свайные фундаменты часто используют в строительстве каркасных домов за счет универсальности, надежности, а также экономичности относительно стоимости других типов основания.

Об особенностях выбора винтовых свай и расчета силовых элементов для каркасных домов можно узнать из материала, подробно изложенного ниже в статье.

Подходит ли такое основание для каркасника?

Стены каркасных домов изготовлены из дерева или металла, поэтому сооружения можно отнести к легковесным и малоэтажным конструкциям. Как правило, такие постройки оказывают умеренные нагрузки на грунт, поэтому не смысла возводить дорогостоящие ленточные и плитные основания.

Сваи – экономически целесообразная и доступная для частных собственников альтернатива. Отдельно стоящие силовые элементы обладают достаточной несущей способностью, чтобы десятками лет обеспечивать устойчивость каркасного дома практически на всех типах почв.

Для участков со сложным рельефом свайный фундамент станет практичным и выгодным с точки зрения стоимости решением.

Какие опоры можно использовать?

Для фундамента под каркасный дом применимы все виды свай:

1. Забивные.
2. Буронабивные.
3. Винтовые.

Забивные опоры представляют собой столбы (деревянные, металлические, железобетонные), которые с помощью специальной техники вводятся в грунт на глубину промерзания земельных масс. Чтобы правильно выбрать тип силовых элементов, необходимо рассчитать проектные нагрузки и сопоставить их несущей способностью грунта.

Вес деревянных каркасных домов позволяет использовать забивные опоры из бруса. Под сооружением со стенами из металла устанавливают металлические или железобетонные конструкции с небольшим диаметром.

Технология закладки буронабивных свай доступна для домашнего домостроения. Монтаж усложняется необходимостью бурения скважин в почве, а также сбора армирующего каркаса. Под одноэтажные каркасные постройки из дерева можно заложить фундамент без армирования, но срок службы конструкции будет значительно ниже.

В свою очередь металлические винтовые сваи можно быстро вкрутить ручным способом, при этом допустимые нагрузки фундамента позволяют силовой конструкции удерживать вес каркасного дома в течение 50–100 лет.

Плюсы и минусы

Преимущества технологии с использованием отдельных опорных элементов:

• дешевле ленточных и плитных оснований;
• подходят для большинства типов грунта, кроме скальных пород;
• эффективны при строительстве на переувлажненной почве и на участках со сложным ландшафтом;
• разнообразие технологий позволяет выбрать практичный и максимально экономичный метод строительства фундамента.

Недостатки опорных свай:

• перед проектированием необходимо провести ряд сложных расчетов;
• сложно оценить геологические особенности участка с неоднородным составом почвы.

Преимущества винтовых свай

В отношении веса каркасных домов железобетонные винтовые сваи обладают избыточной несущей способностью, поэтому нецелесообразно переплачивать за дорогие конструктивные элементы и аренду оборудования для их вкручивания. Металлические винтовые сваи намного проще в монтаже и способны удерживать вес каркасного сооружения.

Положительные характеристики винтовых свай, которые обуславливают их широкое применение для строительства каркасных домов:

1. Дешевизна.
2. Простой монтаж.
3. Быстрое возведение.
4. Разнообразие моделей.
5. Достаточная несущая способность.
6. Ремонтопригодность.
7. Возможность строительства на склонах.

Какие выбрать?

В зависимости от геологических условий и особенностей проектной конструкции выбирают модель винтовых свай. Определяющие характеристики опорных элементов:

• ширина лопасти;
• диаметр столба;
• длина трубы;
• тип наконечника;
• толщина металла.

Для каркасных домов с несущей нагрузкой 5–9 т используют винтовые сваи диаметром 108 мм и толщиной трубы 4-5 мм. Вес построек в несколько этажей может достигать 14 т, тогда выбирают стержни с размером сечения – 133 мм. В большинстве случаев подходят сваи со стандартным размером лопастей – 250–300 мм.

Изделия со сварным наконечником дешевле, но на участках с большим содержанием каменистых включений лучше использовать трубы с литым наконечником, которые отличаются более высокой прочностью.

Как рассчитать?

На какую глубину закручивать винтовые сваи? Минимальная глубина закладывания свай рассчитывается исходя из уровня промерзания почвы. При этом наконечник опоры должен упираться в твердый несущий пласт. Для этого на этапе геологических исследований анализируют состав почвы и высоту слоев.

Например, в преобладающей части московского региона глубина промерзания грунта равна 1,5 м, тогда как в северных – этот показатель составляет 2,4 м. Это значение принимается за глубину фундамента.

Высота свай рассчитывается исходя из таких показателей, как:

• высота снежного покрова зимой;
• температурный режим в помещении;
• уровень подземных источников;
• вероятность подтопления;
• тип рельефа на участке.

Минимальна высота свай – 20 см, но на практике этот показатель редко опускают ниже 30 см. уровень цоколя подбирают индивидуально в зависимости от исходных условий.

Определяясь с моделью силового элемента, выбирают сваи с запасом по длине минимум в 0,5 м, чтобы было удобно выровнять высоту фундамента по горизонтали. Чаще всего для строительства каркасных домов используют стандартный типоразмер опор – 108х300х2500 мм.

Как рассчитать расстояние между сваями? Шаг между ближайшими силовыми элементами рассчитывают, основываясь на потребности в опорах. Сваи обязательно устанавливают в местах, где сооружение оказывает максимальную нагрузку на почву: под углами и точками пересечения несущих стен.

Если расстояние между столбами превышает 3 м, то посередине устанавливают промежуточные опоры. Рекомендованный шаг для винтовых свай – 1,5–2,5 м.

Как возвести СФ своими руками?

Перед началом строительства необходимо провести подготовительные работы:

1. Организовать доставку винтовых свай и стройматериала на участок.
2. Убрать остатки старого фундамента (если есть).
3. Расчистить территорию от строительного мусора, валунов и других предметов, мешающим монтажу.
4. Организовать подачу воды для замешивания раствора и электроэнергии для работы оборудования.
5. Подготовить приспособления для вкручивания стержней в грунт.

Этапы строительства:

1. В установленных местах вкручивают винтовые сваи в грунт, пока наконечник не упрется в твердый пласт. При этом соблюдают вертикальность оси трубы (допустимое отклонение – не больше двух градусов).
2. Обрезают верхнюю часть металлических труб, выравнивая плоскость по горизонтали.
3. Заливают раствором внутреннюю полость столба, чтобы исключить вероятность окисления металла.
4. Когда бетон наберет прочность, наваривают оголовки на концы труб.
5. Шлифуют сварные швы и покрывают слоем гидроизоляционного материала.

Особенности изготовления ростверка

Типы обвязки для винтовых свай различают по материалу изготовления:

Под каркасную постройку не целесообразно возводить свайный фундамент с тяжелым бетонным ростверком, поэтому выбирают между металлическими балками, приваренными к оголовкам, и деревянными брусьями, уложенными на оголовки свай.

Ростверк используют для сооружений, стены из которого изготовлены из дерева. Обязательные этапы монтажа:

1. Пропитка брусьев гидрофобным составом, антисептиком и антипиреном.
2. Устройство гидроизоляционной прокладки между оголовками и деревянными элементами.
3. Прикручивают балки к оголовкам через заранее подготовленные технологические отверстия.
4. По углам конструкции устанавливают укрепляющие уголки.

Особенности монтажа металлического ростверка под каркасное сооружение:

• для обвязки используют двутавровые балки или швеллера;
• помимо сваривания каркаса, углы необходимо стянуть болтами;
• металлическую конструкцию обмазывают гидрофобным составом, уделяя особое внимания сварным швам.

Технология монтажа для других видов опор

Помимо винтовых свай для фундамента можно использовать буронабивные и забивные опоры. Расстояние между соседними силовыми элементами выбирается, исходя из необходимого количества свай, которое, в свою очередь, зависит от суммарных нагрузок и несущей способности фундамента.

Шаг между столбами не должен превышать 3 м. Для устройства забивных свай необходимо привлекать спецтехнику.

Как правило, под каркасные дома устанавливают деревянные или металлические опоры. Железобетонные забивные столбы небольшого диаметра применяются только для зданий с несколькими этажами. После вдавливания силовых элементов выравнивают их высоту на одном уровне.

Монтаж буронабивных свай можно провести вручную, следуя последовательности технологических этапов:

1. Бурение скважин.
2. Устройство песчаной подушки.
3. Монтаж опалубки.
4. Армирование.
5. Заливка бетоном.
6. Установка оголовков.

Для буронабивной технологии марку бетона, класс стали арматуры, диаметр силовых элементов и другие параметры выбирают, основываясь на суммарных нагрузках и особенностях грунта.

Как укрепить конструкцию?

Укрепление может понадобиться в таких случаях:

• нарушалась технология строительства;
• были ошибки в инженерных расчетах на этапе проектирования фундамента;
• планируется увеличение нагрузок (добавление этажей, мансарды и т.п.);
• снизился эксплуатационный ресурс существующего фундамента.

Эффективные методы укрепления свайного основания:

1. Добавление силовых элементов.
2. Замена вышедших из строя опор.
3. Новая обвязка по старым столбам.

Перед усилением необходимо заново пересмотреть и пересчитать проект.

Стоимость строительства

Окончательная стоимость строительства формируется на основе множества факторов, которые будут индивидуальными для каждого проекта. Приведенные в таблице значения отражают среднерыночные цены на монтаж и строительные материалы:

Тип фундамента для каркасного дома площадью 6 на 6 метров	Стоимость строительства, руб.
	своими руками	под ключ
свайно-винтовой	35000	55000
буронабивной	50000	75000
забивной	не проводится	90000

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Заключение

Для строительства каркасного дома подходят все виды свай. Выбор между типами силовых элементов основывают на экономической целесообразности, а также надежности такого фундамента в заданных условиях.

В частном домостроении чаще всего используют винтовые сваи для каркасных домов, поскольку эта технология отличатся доступностью и относительной дешевизной строительства.

Чтобы готовая конструкция прослужила заявленный срок службы, все расчеты и проектирование необходимо провести в соответственными со строительными нормами и требованиями, описанными в СНиП и ГОСТах.

Рекомендации по выбору диаметра свай под фундамент для частного строительства

Жесткость и долговечность силовой конструкции напрямую зависит от ее опорной площади.

Существуют различные типы опор, отличающиеся конструкцией, эксплуатационными свойствами и диаметром.

О том, как правильно и быстро подобрать диаметр свай по назначению, можно узнать, прочитав статью ниже.

Виды опор для фундамента

В домостроении используют такие типы оснований:

• буронабивные опоры (бетонные и железобетонные);
• забивные столбы (железобетонные, металлические и деревянные);
• винтовые стержни (стальные и железобетонные).

Расчет нагрузок

Допустимая нагрузка на один конструктивный элемент определяется, исходя из ее несущей способности. Основные требования и описания расчетов приведены в нормативном документе СНиП 2.02.03-85.

Теоретическая формула расчета показателя:

где:

• Yc — коэффициент условий работы;
• Ycr – коэффициент сопротивления грунта;
• R – сопротивление почвы;
• A– диаметр сваи;
• U – периметр сечения опоры;
• Ycri – коэффициент, отражающий воздействие почвы на поверхность опоры;
• fi – сопротивление почвы относительно поверхности силового элемента;
• li – длина боковой грани одной сваи.

Формула для расчета сопротивления буронабивных опор:

где:

• Ycf – коэффициент условий действия почвы на боковые поверхности опоры;
• Hi – толщина грунта, контактирующего с поверхностью сваи.

Предельную нагрузку для забивных свай находят по формуле:

Формула для расчета несущей способности винтовых опор:

где:

• a1 и a2 – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения почвы;
• c1 – коэффициент линейности или удельного сцепления для различных грунтов;
• y1 – удельный вес грунта, расположенного выше винтовой части сваи;
• h1 – глубина опоры;
• h – общая длина трубы;
• d – диаметр винтовой части.

Как видно из формул, несущая способность силовой конструкции зависит от геологических условий на участке, а также размеров свай. Табличные коэффициенты условий работы берут из СНиП 2.02.03-85.

Правильно рассчитать параметры фундамента под проектные нагрузки можно, подбирая габариты опорных элементов. Длину свай выбирают, исходя глубины несущего пласта и точки промерзания, тогда как за счет диаметра и количества силовых изделий можно влиять на грузоподъемность всего основания.

Выбор типа свай обусловлен такими факторами:

1. Экономической целесообразностью в заданных условиях.
2. Возможностью строительства своими руками.
3. Физико-химическими и механическими свойствами грунта.
4. Периодом года, когда планируется строительство.

Типовые размеры свайных опор

Размеры и несущая способность опорных элементов для усредненных условий всегда проводится в характеристиках изделий при продаже.

Типовые характеристики винтовой сваи:

• диаметр ствола 108мм, лопасти – 300мм;
• длина трубы – 2,0–2,5 м;
• толщина стенки трубы – 4–5мм;
• толщина лопасти – 5–6 мм.

Популярный размер бетонных винтовых свай:

• диаметр сечения – 300 мм;
• длина ствола – 4 м.

Популярные забивные сваи имеют следующие размеры:

• железобетонные столбы: длина ствола – 3 м, сторона – 150–200 мм;
• металлические стволы: диаметр 150 мм, толщина стенки – 3,5 мм, длина ствола – 1,5 – 2 м.
• деревянные: подбирается индивидуально.

Типовой размер буронабивных свай:

Как правильно подбирать для дома, веранды, забора?

Винтовые сваи отличаются от остальных типов такого фундамента более дешевой стоимостью, но при этом ограниченной грузоподъемностью.

Рекомендации по выбору винтовых опор под разные случаи частного строительства:

Диаметр трубы, мм	Размер винтовой части, мм	Несущая способность, т	Назначение
57	180	0,8	Легкие заборы, теплицы, мостики, качели
76	220	1,5	Заборы из кирпича и профнастила, хозблоки
89	250	3,0	Одноэтажные деревянные постройки, веранды
108	300	4,5	Каркасные дома, сооружения из бруса
133	350	7,0	Дома из бревен большого диаметра и газобетона, а также конструкции промышленного назначения

Среди всех забивных опор широкое применение получили ж/б конструкции, которые в отличие от деревянных и металлических столбов, способны выдержать большие нагрузки и служат от 100 лет.

Назначение железобетонных забивных опор:

Длина стержня, м	Сечение, мм	Грузоподъемность, т	Тип постройки
3–4	150х150	10–15	Легковесные постройки, деревянные дома, веранды, заборы, беседки
3–4	200х200	до 20	Кирпичные дома, многоэтажные сооружения из газобетона, промышленные конструкции

В отличие от двух предыдущих типов буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Перед тем, как подготавливать скважину, конструктору необходимо проанализировать суммарные нагрузки и геологию почвы.

В соответствии с потребностями в несущей способности фундамента бурят шурфы таких размеров:

Диаметр скважины, мм	Несущая способность одного опорного элемента, т	Назначение постройки
150	1,0	Заборы из сетки рабицы, садовые качели и беседки
200	2,0	Металлические ограждения, пристройки к дому, сооружения хозяйственного назначения
250	3,0	Веранды, каркасные и деревянные одноэтажные дома, гаражи, бани
300	4,0	Малоэтажные дома из брусьев и газобетона
400	7,5	Двух и более этажные здания и другие тяжеловесные постройки.

Длины несущих элементов определяются, исходя из уровня твердых пород, в которые должны упираться нижние концы свай. При этом обязательным остается условие, что глубина фундамента закладывается ниже точки промерзания.

Влияние габаритов на стоимость

Выбор типа и параметров свай обусловлен не только их практичностью в исходных условиях, но и экономической целесообразностью. Поскольку несущая способность силовых элементов зависит от габаритов, то полезно оценить, насколько меняется стоимость для различных моделей опор.

Зависимость цены винтовых опор от габаритов отражена в таблице:

Длина стержня, м	Диаметр трубы, мм	Размер лопасти, мм	Цена, руб.
1,5	57	200	850
2,0	76	250	1150
2,0	89	250	1290
2,5	89	250	1400
1,5	108	300	1200
2,0	108	300	1450
2,5	108	300	1550

Сравнить, как изменяется стоимость забивной опоры в зависимости от размеров, можно по данным из таблицы:

Длина ствола, м	Тип сечения, мм	Стоимость, руб.
3	150х150	1350
4	150х150	1750
3	200х200	1800
4	200х200	2300

От размеров буронабивных опор зависит потребность в бетоне, цена на который определяется исходя и его прочностных характеристик. Стоимость такого фундамента обходится в среднем от одной тысячи рублей за погонный метр.

К факторам, увеличивающим стоимость, относят:

• расход и класс арматуры,
• гидроизоляционные материалы,
• песок,
• щебень и т.д.

Как видно из представленных данных, цена силовых элементов прямо пропорциональна их параметрам.

Чем больше размеры, чем выше несущая способность такого основания. К факторам ценообразования также следует относить качество использованного материала.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Заключение

На этапе проектирования одна из ключевых задач конструктора – грамотно подобрать тип и параметры опорных элементов. За несущую способность фундамента в большей степени отвечает его опорная площадь, которая, в свою очередь, зависит от размера сечения свай.

Потребность в несущей способности силовой конструкции определяется, исходя из геологических особенностей участка и проектных нагрузок. Для расчета грузоподъемности используют формулы, регламентированные нормативными документами.

На практике, выбирая модель сваи, нужно обращать внимание не только на ее несущую способность, но и пересчитать показатель, используя табличные данные, описывающие свойства грунта под опорной площадью основания.