– расчет винтового фундамента
Параметры фундамента, его несущая способность определяется многими факторами. В частности, при разработке проекта следует участь:
- вес строения. Все строительные, отделочные, кровельные материалы создают статическую нагрузку на основание дома. Суммируя вес перечисленных составляющих, можно получить ориентировочный вес будущего здания;
- полезная нагрузка. К весу самого здания добавляется нагрузка, создаваемая коммуникациями, приборами отопления, бытовыми приборами и мебелью. Самую маленькую, но все же нагрузку создают жильцы дома и их гости. Поскольку такую нагрузку сложно точно просчитать до момента обустройства дома, то ее принимают из расчета 150 кг на 1 площади дома (согласно СНиП );
Примечание. Ориентировочное количество винтовых свай для фундамента можно рассчитать путем деления веса дома и полезной нагрузки на несущую способность одной сваи. Полученное значение корректируется с учетом того, что сваи выставляются по углам, в местах пересечения несущих стен, колон и соблюдением требования относительно максимального расстояния между соседними сваями, которое составляет 2-3 м.п.
- снеговая нагрузка. Этот показатель колеблется в зависимости от региона строительства. Точные данные можно уточнить в Росгидромете. Приблизительные данные представлены на схеме;
- характеристики почвы. В идеале заказать полное геодезическое исследование местности. В результате будут получены данные о типе почвы, ее свойствах, однородности почвы на участке, уровне грунтовых вод и их сезонном колебании, глубине промерзания и т.п;
Примечание. Можно выполнить разведку самостоятельно, пробурив почву в нескольких местах участка на глубину 1,5 м. и оценив её. Но, ни в коем случае не допускается «слепая» установка свай без предварительного анализа места установки.
коэффициент запаса (15-30%). Позволяет исключить ошибку в расчетах и получить фундамент более прочный, нежели требуется. В дальнейшем это позволит увеличить нагрузку, например, обустроить чердак, сделать надстройку в виде мансардного этажа и т.п.
Установка свай своими руками
В местах где установлены колышки под сваи, используя обычную лопату, делаем так называемое технологическое отверстие, путем снятия дерна и углубления ямки примерно на 50 см.
Первыми устанавливаются сваи по углам. Для этого в отверстие верхней части винтовой сваи либо в приваренные к трубе ушкам вставляется металлическая труба, и усилиями двух-четырех человек свая вворачивается на нужную глубину в землю. Каждые три витка, необходимо проверять уровнем вертикаль вкручиваемой сваи.
Интересно знать! Греческим ученым Архимедом было доказано, что чем длиннее плечо рычага, тем меньше потребуется приложить усилий для преодоления нагрузки. Поэтому использовав трубу большей длинны, сил потребуется потратить гораздо меньше.
После того как все сваи вкручены в землю, отмечаем на любой из сваи необходимую нам верхнюю точку и используя гидроуровень по ней ставим отметки на остальных сваях. Затем болгаркой спиливаем лишние части трубы, тем самым получаем идеально ровную горизонтальную плоскость.
Теперь можно заливать в них бетон и устанавливать на сваи оголовки-опоры. Бетон придаст не только жесткость и устойчивость конструкции, но и предотвратит появление коррозии металла на внутренних стенках трубы, так как они в отличие от внешних не защищены антикоррозийным составом.
Оголовка для сваи представляет собой отрезок трубы, немного большего диаметра чем свая, сверху которой наварена укрепленная уголками металлическая площадка.
Разность диаметров труб должна быть небольшой, а точнее ровно на толщину металла сваи, чтобы оголовка плотно на ней сидела. Оголовка-опора скрепляется с трубой сварочным швом по кругу, полученный шов смазывается антикоррозийным веществом.
Пошаговая инструкция по монтажу
Технология установки винтовых свай предусматривает проведение подготовительных работ, в процессе которых на местности проводят анализ грунта. На основании результатов подбирают размер конусных опор и рассчитывают их количество. Также проводят разметку площадки с отметкой вехами мест, где планируется погружение. Сами винтовые стержни необходимо обработать антикоррозийным средством или грунтовкой и отметить уровень их погружения.
Помните, что строительство фундамента, а именно заворачивание свай, принято начинать с угловой вехи, находящейся на самой верхней точке рельефа. Далее приступают к монтажу угловых стержней, а затем размещают остальные опоры согласно заданному шагу.
Ручная установка
На месте отметки специальной дрелью (буром) просверливают отверстия требуемого диаметра. Этот процесс необязательно проводить дрелью, а лунки можно проделать обычной лопатой. В отверстия ставятся сваи, замеряется вертикальность их установки и осуществляется закручивание до необходимого уровня.
Подготовка ямы для опоры
Для закрутки сваи понадобится использование металлического стержня или лома, которые вставляют в технологические отверстия несущего элемента, а уже на них надевают усиленные трубы соответствующего диаметра – эту конструкцию и будут вращать. Ручную закрутку проводят по часовой стрелке до необходимого заглубления сваи. Обычно вращение проводят вдвоем, а еще один человек контролирует при помощи уровня вертикальность стержня.
Заглубление опоры
Когда все элементы установлены, их необходимо выровнять по высоте, обрезая на уровне отметки, определенной оптическим дальномером или натянутой проволокой. Основа дома должна быть надежной, поэтому сваи усиливают путем заливки бетонного раствора, после застывания которого, необходимо приварить оголовники. Швы, оставленные сварочным аппаратом, обрабатывают антикоррозийным составом.
Усиление бетонным раствором
Монтаж винтовых свай своими руками отнимает не так уж и много времени, а на установку каждого отдельного элемента потребуется менее получаса
Обратите внимание, что заглубляют опоры не менее чем на полтора метра – это средняя отметка промерзания грунта. Если не придерживаться такого правила, сваи будут подвижными во время замерзания и оттаивания почвы
Механическая установка
Для такого рода монтажа потребуется машина с гидровращателями для крупнокалиберных свай, располагающимися на экскаваторе или грузовом автомобиле (чтобы узнать особенности аренды спецтехники, достаточно заглянуть в источник). Опоры среднего и малого диаметра лучше устанавливать сваекрутом – это специальное компактное приспособление.
Погружение винтовой опоры осуществляется гидравлическими двигателями, работающими в разных мощностных режимах. Оба типа устройств оперативно ставят сваи на место, при этом глубина выверяется очень тщательно, а специальные центрователи или бортовые компьютеры следят за углом наклона и обеспечивают перпендикулярное вхождение сваи.
Механический монтаж винтовых опор
Сваю помещают на специальные посадочные места на оборудовании и обеспечивают их фиксацию. Механическое устройство выставляет опору в намеченной точке и заглубляет ее до требуемого уровня. Далее с винтового конуса снимают держатели и проводят его окончательную обработку:
- заливают бетоном,
- приваривают оголовники,
- обрабатывают швы.
От каждого этапа зависит, какой будет готовая основа дома, поэтому пренебрегать инструкцией во время строительства фундамента категорически не рекомендуется.
Основные работы
Обустройство лидер-лунок
Перед началом основных работ необходимо подготовить посадочные места для винтовых свай, которые называются лидер-лунками. Для этих целей в намеченных посредством колышков точках следует удалить верхний слой почвы вместе с травой на глубину порядка 10-15 см.
Ширина подготавливаемых лунок должна превышать диаметральный размер лопасти используемых свай примерно на 2-3 см. В принципе, можно обойтись и без такой подготовки; однако в этом случае потребуются дополнительные усилия для вворачивания опор в грунт в ходе ручных операций.
Обратите внимание на следующие детали подготовки:
При использовании в процессе работ специальных вворачивающих механизмов необходимости в обустройстве лидер-лунок, как правило, не возникает.
Не допускается намеренно выкапывать приямки под винтовые опоры и просто устанавливать их остриё в землю (даже на небольшую глубину).
Последнее требование объясняется тем, что одним из условий качественного монтажа винтовых свай является нетронутость окружающих её слоёв несущего грунта, что позволяет эффективно распределить нагрузки от дома.
Подготовка и установка свай
В целях снижения расходов на закупные строительные материалы полноценные винтовые сваи могут изготавливаться самостоятельно.
Для реализации этого решения вам необходимо будет запастись трубами соответствующего диаметра, выбор которого зависит от расчётной нагрузки на свайно-ленточный фундамент дома.
Такие самодельные сваи изготавливаются из труб достаточной толщины, поверхность которых сначала следует тщательно очистить от ржавчины, а затем покрыть специальным защитным составом.
Видео: Самодельные винтовые сваи
После этого на вворачиваемую в землю часть заострённых с одного конца трубных заготовок навариваются самодельные лопасти из металлических пластин требуемого размера и формы.
Для упрощения работы с самодельной сваей в её верхней части в стенках высверливаются два отверстия, в которых при вворачивании помещается специальный рычаг в виде мощной штанги. Эта часть винтовой опоры перед обустройством ленточного ростверка срезается посредством обычной «болгарки».
Порядок монтажа готовых металлических опор выглядит следующим образом:
Перед вворачиванием остриё сваи помещается в заранее подготовленную лунку, после чего с помощью специального рычага её винтовая часть вворачивается в грунт.
Видео: Монтаж свайно винтового фундамента
После того, как все сваи установлены на свои места, их верхние срезы выравниваются по нивелиру, а выступающие части просто срезаются «болгаркой».
Затем в полости труб заливается жидкий бетон, что повышает прочность несущего основания и обеспечивает дополнительную антикоррозийную защиту металла.
В верхней части каждой из самодельных опор привариваются металлические пластины прямоугольной формы, используемые в последствии для связки с ростверком.
При вворачивании очередной опоры следует постоянно контролировать линию вертикальности её положения.
Обвязка ростверком
Ростверк — это пояс обвязки, соединяющий отдельные опоры в единую систему. Он нужен для принятия веса стен или прочих элементов конструкции дома, равномерного распределения нагрузки по всему свайному полю.
Существуют разные способы монтажа ростверка, обусловленные материалом изготовления:
Деревянный
Используется деревянный брус минимальной толщиной 150 : 150 мм. Как вариант, можно применить пачки из досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм, соединенные в единый пакет размером 150 : 200 мм. Используется качественный сухой пиломатериал 1 или 2 сорта.
Поверхность дерева покрывается антисептическим и антипиреновым составом (в настоящее время существует пропитка, выполняющая обе функции). Соединение брусьев производится вполдерева и только над оголовком сваи.
Стыки, расположенные в пролете, не допускаются. Между металлом и деревом во всех местах прокладывают двойной слой рубероида (гидроизоляция). Установка выполняется так, чтобы свая располагалась точно по продольной оси бруса.
Металлический
Используются различные виды металлопроката:
- Швеллер.
- Двутавр.
- Труба прямоугольного сечения.
При использовании швеллера не нужны оголовки, хотя для трубы или двутавра их присутствие обязательно. Для швеллера используются специальные закладные детали, установленные в трубу при заливке бетона.
Появляется возможность обойтись без гидроизоляции между оголовками и обвязкой, но между металлом и стеной она применяется в любом случае. Соединение деталей производится сварным способом с обязательным усилением болтами.
При повышенной прочности металлического ростверка, возникает большой металлический элемент конструкции, который требует обслуживания — периодической покраски защитными составами.
Железобетонный
Это самый трудоемкий и долгий вариант создания ростверка, но и самый прочный и надежный, не подверженный коррозии или гниению. Для его создания необходимо изготовить опалубку, установленную поверх оголовков.
Внутрь помещают арматурный каркас, после чего приступают к заливке бетона.
Опалубка изнутри устилается слоем рубероида или полиэтилена для исключения утечек влаги. Иногда ростверк заливают ниже уровня оголовков, приваривая арматурный каркас непосредственно к стволам. Чаще всего такое производится при достаточной высоте на уровнем грунта.
В таких случаях подрезку по горизонтали выполняют после затвердения бетона (28 дней), а заполнение стволов производят после подрезки.
Плюсы и минусы свайно-винтового фундамента
Для начала давайте рассмотрим основные преимущества использования свайно-винтового фундамента:
- Прочность и долговечность. Практика показывает, что бетонные конструкции разрушаются гораздо быстрее, чем прогнивает металл, а потому свайный фундамент с металлическими опорами выглядит предпочтительнее ленточного или столбчатого основания. К тому же железобетонный фундамент подвержен осадочным деформациям, в то время как свайным опорам такие проблемы не страшны. Практика показывает, что фундамент из свай стоит более 40 лет, не подвергаясь разрушениям.
- Дешевизна и экономия времени. Винтовые сваи устанавливаются прямо на грунт, без выравнивания, а значит, для их установки не требуется проводить земляные работы и рыть котлован. Данное обстоятельство существенно экономит время и деньги, ведь для строительства одноэтажного дома подобную конструкцию можно возвести даже без привлечения специальной техники! Для возведения фундамента не понадобится и специальная установка для заливки фундамента, что также сэкономит время и деньги.
Подсчеты показывают, что возведение свайно-винтового фундамента обходится приблизительно на 30% дешевле, чем строительство других видов несущих конструкций.
Универсальность. Несущая конструкция может быть возведена практически в любых условиях, как на равнинной, так и на гористой местности с имеющимися уклонами. Более того, дом на сваях можно возвести на болотистой местности, и даже в условиях вечно мерзлоты. Там, где многие другие опоры под строительные конструкции возвести просто нереально, сваи прекрасно устанавливаются и выполняют свою функцию на «отлично».
- Всесезонность. В отличие от других видов фундамента винтовые сваи можно устанавливать круглый год, хоть жарким летом, хоть лютой зимой. Данное обстоятельство совершенно не влияет на качество установки и надежность опорной конструкции. Соблюдается данное условие потому, что на глубине погружения наконечника сваи температура всегда стабильна.
- Устойчивость к пучению грунта. Свайные фундаменты прекрасно переносят морозное пучение в периоды промерзания почвы.
- Не требует застывания. Если ленточным и монолитным фундаментам требуется время для схватывания, застывания и набора прочности, то винтовые сваи можно начинать обвязывать буквально сразу после установки.
- Не впитывает влагу. Свайный фундамент не впитывает влагу из грунта, а значит, полы вашего дома всегда будут сухими и никогда не подвергнутся гниению.
- Возможность повторного использования. При необходимости ввинченные сваи можно извлечь из грунта и использовать повторно, уже в другом месте. Таким свойством не может похвастаться ни один другой фундамент!
- Не мешает подводу коммуникаций. Еще одним преимуществом свайно-винтового фундамента является то, что его возведение совершенно не мешает проведению инженерных коммуникаций к дому. Их можно монтировать как до, так и после установки свай.
Не лишена данная конструкция и недостатков, о которых также стоит знать перед началом строительства.
Устанавливается не везде. При всей универсальности рассматриваемой конструкции монтировать свайный фундамент на скалистых и каменистых грунтах не всегда возможно.
- Необходимость дополнительного обустройства подвала. Установка свайного фундамента не предполагает наличия подвала или цокольного этажа, а значит, если вам понадобится данное помещение, его придется строить отдельно.
- Не подходит для многоэтажных зданий. Специалисты не рекомендуют возводить на свайно-винтовом фундаменте строения больше одного этажа, особенно если они выполнены из камня или кирпича.
- Дополнительные затраты на утепление. Мы упоминали о преимуществах наличия пространства между поверхностью грунта и полом дома. Однако зашивка этого пространства потребует дополнительных финансовых вложений.
- Коррозия металла. Необходимо понимать, что металлические сваи с годами подвержены разрушительному действию коррозии. Особенно это характерно для опор, установленных в болотистых местностях и грунтах с высоким содержанием влаги. Чтобы такой фундамент с годами не упал, необходимо приобретать сваи с максимальной толщиной стенок, да к тому же с наличием антикоррозионной защиты. А это дополнительные траты.
- Невозможность монтажа вплотную к другим зданиям. Если вы решили построить террасу или другое строение вплотную к уже существующему дому, свайный фундамент вам не подойдет. Ввинтить такую сваю ни вручную, ни с использованием техники чисто технически невозможно. Более того, ввинчивая сваи вплотную к уже имеющемуся ленточному или столбчатому фундаменту, есть риск нарушить его и спровоцировать разрушение несущей опоры.
Изготовление и установка винтовых свай своими руками
Фундамент на винтовых сваях – это универсальная конструкция, которую возводят на любых грунтах. Работы могут проводиться при самых низких температурах, во время осадков, во всех климатических широтах. Для малоэтажного строения винтовые сваи своими руками можно сделать при помощи сварочного аппарата, стальной трубы и листовой стали. Данный тип фундамента пользуется популярностью, так как является самым надежным на сложных грунтах, на уклонных, водных, болотистых участках. К его преимуществам относятся легкий монтаж и низкая себестоимость.
Устройство винтовой сваи
Винтовая свая изготавливается из высокопрочной стали. От внешних факторов она защищается покрытием на основе эпоксидной смолы или антикоррозионной грунтовкой. В целом изделие представляет собой конструкцию из 3-х частей:
- пустотелая труба
- наконечник
- спиралевидная лопасть.
Нижний конец трубы имеет заостренную (коническую) форму. Верхний конец представляет собой оголовок, который приваривается после вкручивания трубы в грунт и заливки в нее бетонного раствора. Параметры всех частей конструкции зависят от веса строения, габаритов фундамента, типа грунта. Лучше не подбирать их приблизительно, а заказать расчет в проектной организации. Так Вы будете уверены, что изготовление свай происходит с соблюдением норм строительства и с учетом особенностей грунта.
Материалы для изготовления
Для изготовления винтовой сваи требуются знать следующие данные:
- длина трубы
- диаметр трубы
- длина наконечника
- шаг лопасти
- диаметр лопасти
- угол наклона лопасти к плоскости
- линия приваривания винта к трубе
- толщина стали (для частного домостроения равна 4 мм).
Для примера приводим значения диаметра трубы и условия применения данных свай в строительстве:
- 57 мм – для легких заборов (диаметр лопасти 200 мм)
- 102-108 мм – для домов каркасного типа (шаг винта 50 мм, диаметр винта 300 мм)
- 133 мм – для домов из камня, кирпича, дерева, различных блоков
- 159-325 мм – для тяжеловесных зданий, включая многоэтажные и промышленные.
Процесс изготовления
Итак, Вы решили построить небольшой дом, гараж, хозпостройку на фундаменте данного типа. Длина каждой сваи не должна быть меньше 200 мм. Их изготовление потребует наличия следующих материалов:
- труба подходящего диаметра
- лопасть подходящего диаметра и шага
- конусообразный наконечник (например, длиной 150 мм).
Для работ потребуется электрический сварочный аппарат и электроды 3 мм. Лопасти и конусы нарезают из листовой стали, при этом следует учесть особую конфигурацию винтов. Конус размечают в виде равнобедренного треугольника с основанием, равным длине окружности. Длина сторон равна длина конуса (Скачать чертеж ).
Важно: самостоятельное изготовление и сварка частей должны проводиться с четким соблюдением параметров. Малейшие изменения могут привести к нарушению технологии
Например, незначительный сдвиг угла на винте приводит к браку в изделии и невозможности его использования.
Установка своими руками
Сваи можно ввинтить в землю при помощи ручных приспособлений. Самое простое из них – металлическая труба, которую вставляют в петли, заранее приваренные к верхней части основы. Их делают из арматуры d=10 мм. Эту трубу толкают, как рычаг, она вращает сваю, происходит ее ввинчивание в грунт. Подробно установка винтовых свай своими руками основана на определенной последовательности действий. Соблюдайте данную инструкцию:
- Проведите разметку свай на участке согласно расчетам фундамента. Максимальное расстояние между ними не должно превышать 3 м, самым надежным считается расстояние 2 м.
- Каждую трубу установите строго вертикально острым концом с лопастью вниз.
- При помощи трубы или лома, вставляемых в петли и используемых, как рычаг, ввинтите сваю в грунт. Минимальное заглубление составляет 1,5 м. Если грунт состоит из суглинка и глины, вворачивание продолжают сквозь них до твердого слоя земли.
Заключительные работы
Высота над грунтом должна соответствовать проектным расчетам. Она может быть разной, если участок имеет уклоны, возвышения. Именно поэтому фундамент такого типа не требует предварительного выравнивания участка. Главное, чтобы верхний край всех труб находился на одном уровне (контролируют лазерным строительным уровнем).
После установки свай в их полость заливают бетон М300. Для изготовления 1 м3 берут:
- 400 кг цемента
- 1300 кг щебня
- 650 кг песка
- 180 л воды.
После застывания раствора к верхней части каждой сваи приваривают оголовок. Он имеет цилиндрическую основу с квадратной крышкой . К ростверкам прикрепляется обвязка. Она изготавливается из любого материала в зависимости от самого строения: двутавр, швеллер, брус, железобетонная плита.
Как собрать и работать?
Сначала необходимо доработать мультипликатор. У него есть чересчур длинная ручка, которая будет мешать. Поэтому ее надо спилить до уровня, показанного красной линией на рисунке ниже.
Теперь изготовим переходники. Для свай с оголовком берем стальную пластину, выпиливаем ее под размер оголовка. Далее просверливаем в ней отверстия также, как на оголовке. А посередине привариваем гаечную головку четырехгранником наружу.
Для изготовления адаптера к безоголовочной свае берем подготовленный обрезок трубы и привариваем к нему с торца стальную пластину, к которой затем привариваем гаечную головку четырехгранником наружу. После этого в адаптере сверлится сквозное отверстие, совпадающее с отверстиями сваи.
Также к переходнику сбоку можно приварить петлю из арматуры, чтобы имелась возможность трубой осуществить ручную докрутку, если вдруг усилия дрели не хватит, например, из-за чрезмерной плотности грунта. Под петлю желательно наварить еще и пластину для усиления.
Для соединения мясорубки и дрели в еще одну гаечную головку нужно вставить болт с подходящей по размеру шляпкой, и прихватить его сваркой.
Длинная труба будет служить в качестве упора. На ее краю надо просверлить два отверстия под болты. В швеллере также сверлятся два отверстия на том же расстоянии друг от друга, чтобы его можно было соединить с трубой.
Теперь, чтобы начать работать, делаем небольшую лунку под сваю, чтоб она могла самостоятельно стоять, и вставляем ее туда. Затем, используя каленые болты, крепим на нее подходящий переходник. В случае, если она безоголовочная, для фиксации можно воткнуть стальную арматуру.
Далее вставляем в переходник мультипликатор, а затем на него надеваем дрель, в патрон которой уже зажат болт с головкой.
Теперь сделаем упор. К части ручки мультипликатора, оставшейся после спиливания, прикручивается швеллер вместе с вставленной в него трубой, которую можно при достаточной длине просто держать напарнику, либо упереть в любой предмет, плотно воткнутый в землю.
Вот собственно и все. Осталось нажать кнопку пуска и начнется постепенное погружение.
Как видите, ничего сложного в сборке самодельного электрического приспособления для закручивания винтовых свай нет. При этом денежные затраты будут меньше, чем если вызывать спецтехнику.
