Нагрузка на винтовую сваю: таблица несущей способности

Что такое несущая способность винтовой сваи

Нагрузка на винтовую сваю — это вес, который она может передать на грунт без недопустимой осадки. Сама стальная труба выдерживает намного больше: свая 108 мм со стенкой 4 мм по металлу держит десятки тонн. Ограничивает нагрузку грунт под лопастью. Поэтому несущая способность винтовой сваи — это всегда пара «свая + грунт», и одна и та же свая на соседних участках держит по-разному.

Свая работает на три вида нагрузки:

• Сжатие — вес дома, снега, людей и мебели давит вниз. Главная нагрузка для фундамента дома.
• Выдёргивание — ветер на навес или высокий забор, силы морозного пучения тянут сваю вверх. Лопасть держит выдёргивание хорошо, это одно из преимуществ винтовых свай.
• Горизонтальная нагрузка — ветер на стену, распор от откатных ворот, грунт на склоне. Здесь работает ствол на изгиб, и важны диаметр и высота сваи над землёй.

Дальше речь в основном о сжатии: именно его считают, когда подбирают винтовые сваи под фундамент дома.

Сколько выдерживает винтовая свая: таблица

Цифры ниже — допустимая нагрузка на одну сваю с лопастью на глубине 2–2,5 м, с учётом коэффициента надёжности. Это ориентиры для прикидки, а не результат расчёта для вашего участка: финальную цифру дают пробное закручивание или изыскания.

На торфе, илах и рыхлой насыпи лопасть не опирают вообще: сваю проводят сквозь слабый слой до плотного грунта под ним, и считают уже по этому грунту. В плотной тугопластичной глине несущая способность близка к колонке «песок» или выше, но сваю туда труднее закрутить — иногда нужен лидер.

Нагрузка на винтовую сваю 108

Свая 108 мм с лопастью 300 мм — самый частый случай. Площадь лопасти — около 0,07 м². При нагрузке 4 т грунт под лопастью воспринимает давление примерно 0,57 МПа, или 5,7 кг на квадратный сантиметр. Такое сопротивление на глубине 2–3 м дают плотные и средней плотности суглинки и пески, но не мягкопластичный суглинок и не насыпь. Отсюда и разброс в таблице.

От чего зависит несущая способность

1. Площадь лопасти. Растёт как квадрат диаметра. Лопасть 350 мм опирается на площадь в 1,36 раза больше, чем 300 мм.
2. Грунт под лопастью. Его плотность, влажность, сцепление и угол внутреннего трения. Разница между тугопластичным и мягкопластичным суглинком — в разы.
3. Глубина лопасти. Чем глубже, тем больше вес грунта над лопастью и выше сопротивление. Глубже 2 м грунт к тому же не промерзает и обычно плотнее.
4. Грунтовые воды. Водонасыщенный грунт держит хуже, особенно супеси и пылеватые пески.
5. Качество монтажа. Свая, которую выкручивали и закручивали снова или правили рычагом, стоит в разрыхлённом грунте и держит меньше табличного.
6. Расстояние до соседних свай. Если лопасти слишком близко, зоны давления перекрываются, и пара свай держит меньше, чем две отдельные.

Трение по стволу у винтовой сваи небольшое: ствол тонкий, а в верхнем слое грунт сезонно промерзает и оттаивает. Основную нагрузку держит лопасть.

Как считают несущую способность по СП 24.13330.2021

Расчёт винтовых свай для фундамента ведут по СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты». Для винтовых свай там отдельная формула, и устроена она так: несущая способность равна коэффициенту условий работы, умноженному на сумму двух слагаемых — сопротивления грунта под лопастью, умноженного на площадь лопасти, и трения грунта по боковой поверхности ствола.

• Сопротивление под лопастью вычисляют по характеристикам грунта: удельному сцеплению, углу внутреннего трения, удельному весу и глубине лопасти. Эти характеристики берут из инженерно-геологических изысканий.
• Площадь лопасти — по её наружному диаметру.
• Трение по стволу учитывают на длине ниже слоя, который промерзает и разрыхляется при закручивании.
• Коэффициент условий работы зависит от того, работает свая на сжатие, выдёргивание или на знакопеременную нагрузку, и от вида грунта.

Полученную расчётную несущую способность делят на коэффициент надёжности. Если несущую способность определили расчётом по таблицам, коэффициент больше; если подтвердили статическими испытаниями свай по ГОСТ 5686-2020 — меньше. Поэтому на крупных объектах сваи испытывают: это позволяет взять меньше свай. Требования к самим сваям — металл, стенка, лопасть, сварка — задаёт ГОСТ Р 59106-2020.

Расчёт веса дома: из чего складывается нагрузка

Чтобы понять, какая нагрузка придётся на сваю, сначала считают вес дома. Его складывают из постоянных нагрузок — собственного веса конструкций — и временных: людей, мебели, снега. Значения ниже — нормативные, на квадратный метр конструкции, ориентировочно.

Полезная нагрузка и снег взяты по СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». В проекте к нормативным значениям применяют коэффициенты надёжности по нагрузке: для собственного веса конструкций — около 1,05–1,3, для снега — 1,4. Для прикидки достаточно умножить сумму на 1,2.

Пример: расчёт фундамента на сваях для дома 6×6

Возьмём каркасный одноэтажный дом 6×6 м с высотой стен 2,7 м, одной внутренней несущей стеной, холодным чердаком и кровлей из металлочерепицы со свесами по 0,5 м.

Итог — около 32–33 т. Почти половина из них — временные нагрузки: снег и полезная нагрузка на пол. Именно их чаще всего забывают, когда считают «по весу стен».

Дальше: 14 свай ф108 по схеме с шагом 2 м (12 по периметру и 2 под внутренней стеной) — по 2,3 т на сваю. При допустимой нагрузке 3–5 т в суглинке средней плотности запас есть. Даже на мягкопластичном суглинке, где свая 108 держит 1,5–2,5 т, схема на грани, и тогда переходят на ф133 или добавляют сваи. Как эти 14 точек расставлены на плане и почему шаг именно 2 м, показано в разборе про шаг свай в нашем разделе статей.

Тот же дом из газобетона

Стены из газобетона D500 толщиной 300 мм: 81 м² × 200 кг = 16,2 т — в три с лишним раза больше каркасных. Плюс монолитный ростверк 300×400 мм по всем стенам: 30 м × 0,12 м³ × 2,5 т/м³ = 9 т. Вместе с перекрытиями, кровлей, снегом и коэффициентом выходит 55–60 т. Здесь уже нужно 20–24 сваи ф108–133 с шагом 1,2–1,5 м — шаг ограничивает и нагрузка, и ростверк.

Расчёт количества винтовых свай

Расчёт количества винтовых свай делают двумя способами и берут большее число.

1. По нагрузке: вес дома с коэффициентом делят на допустимую нагрузку на одну сваю. 32,7 т / 3 т ≈ 11 свай ф108 при осторожной оценке грунта.
2. По схеме: сваи ставят в углах, на пересечениях стен, под внутренними несущими стенами и через шаг, который выдерживает обвязка. Для 6×6 со швеллером — 14 свай.

Для лёгких домов почти всегда побеждает второе число: свай по схеме больше, чем нужно по нагрузке, и запас по несущей способности получается сам собой. Для тяжёлых — первое: по нагрузке нужно больше свай, чем даёт шаг под обвязку, и тогда шаг уменьшают или переходят на диаметр крупнее.

Нагрузка распределяется по сваям неравномерно. Сваи под стенами, на которые опираются балки перекрытия и стропила, нагружены больше, чем под фронтонами. Ещё сильнее — сваи под печью, лестницей и ванной. Поэтому проверяют не только среднюю нагрузку, но и самые нагруженные точки.

Выдёргивание, морозное пучение и ветер

Силы морозного пучения

Когда пучинистый суглинок промерзает, он увеличивается в объёме и тянет за собой вверх всё, к чему примёрз. На ствол сваи в промёрзшем слое действуют касательные силы пучения. Для сваи 108 мм при промерзании 1,5 м они ориентировочно могут достигать нескольких тонн — сопоставимо с весом, который приходится на сваю под лёгкой постройкой. Удерживает сваю лопасть в талом грунте ниже промерзания. Поэтому под лёгкие постройки — беседки, террасы, хозблоки — длину сваи не уменьшают, даже если нагрузка маленькая.

Ветер и выдёргивание

Навес из поликарбоната, высокий забор из профлиста, открытая терраса с крышей работают как парус. Сваю под стойкой навеса ветер не столько давит, сколько выдёргивает. Широкая лопасть на глубине 2 м и больше держит выдёргивание примерно так же, как сжатие, — этим винтовые сваи выгодно отличаются от столбов, просто закопанных в землю.

Горизонтальная нагрузка

На горизонтальную нагрузку свая работает как консоль, защемлённая в грунте. Чем выше она выходит из земли, тем сильнее изгибается. На склоне, где свая выступает на метр и больше, её берут на диаметр крупнее и связывают с соседними раскосами.

Нагрузка на сваи под баню, террасу и навес

Баня из бруса 6×4 м

Посчитаем так же, как дом. Стены: (20 + 4) м × 2,4 м × 90 кг/м² ≈ 5,2 т. Пол с лагами и полезной нагрузкой: 24 м² × 250 кг/м² = 6 т. Потолок — около 1,9 т, кровля — 1,4 т, снег на 35 м² проекции со свесами — 5,25 т. Печь с каменкой и камнями — ещё 0,5–1 т на маленьком пятне. Итого около 20 т нормативно и 24 т с коэффициентом. На 12 свай ф89–108 — по 2 т, под печью — отдельный куст из 3–4 свай.

Терраса 3×6 м без крыши

Настил с лагами весит 30–40 кг/м², полезная нагрузка на террасу по СП 20.13330 больше, чем на пол в доме, — ориентировочно 200 кг/м², снег тоже ложится на настил. Итого 6–7 т на 8–10 свай: меньше тонны на сваю. По нагрузке хватило бы и ф57, но сваи берут ф76–89 длиной не меньше 2 м — из-за пучения и жёсткости, а не из-за веса.

Навес для машины

Навес из профтрубы с поликарбонатом весит мало, и вертикальная нагрузка на сваю под стойкой — это в основном снег: на навес 3×6 м около 2,7 т на 4–6 стоек. Главная проверка — на выдёргивание при ветре и на изгиб стойки. Поэтому сваи ф76–89 с широкой лопастью, а под навес на 2–3 машины — ф108.

Вывод: для лёгких построек решает не несущая способность, а пучение, ветер и жёсткость. Для домов — наоборот, несущая способность и схема стен.

Как уменьшить ошибку в расчёте

1. Не забывайте временные нагрузки. Снег и полезная нагрузка на пол — почти половина веса каркасного дома.
2. Учитывайте реальную кровлю. Керамическая черепица тяжелее металлической в 2–3 раза.
3. Считайте облицовку и стяжки. Кирпичная облицовка и бетонная стяжка в санузле могут добавить несколько тонн.
4. Проверяйте самые нагруженные сваи, а не только среднюю нагрузку: под печью, лестницей, ванной.
5. Берите грунт по факту. Если пробная свая встала в плотный слой только на 2,8 м, а остальные рассчитаны на 2,5, длину меняют до монтажа.

Как проверить нагрузку на участке

• Пробное закручивание. Тестовая свая показывает, на какой глубине лопасть встаёт в плотный слой. По усилию закручивания опытный монтажник оценивает грунт: если свая под конец идёт тяжело, грунт плотный.
• Крутящий момент. На вращателе момент связан с несущей способностью: чем плотнее грунт, тем выше момент на последних оборотах. Это не замена расчёту, но хороший способ сравнить точки между собой.
• Изыскания. Скважины с отбором проб показывают слои и их характеристики. Для тяжёлого дома и сложного участка — обязательно.
• Статические испытания по ГОСТ 5686-2020 — свая нагружается домкратом ступенями с замером осадки. Для частного дома это редкость, для коммерческих объектов — норма.

Почему у разных продавцов разные таблицы нагрузок

Если сравнить таблицы несущей способности на сайтах производителей, цифры для одной и той же сваи 108 мм могут отличаться вдвое. Причин несколько:

• Разный грунт. Одни считают для плотного песка, другие — для суглинка, третьи не пишут, для какого грунта таблица.
• Расчётная или допустимая. Расчётная несущая способность — до деления на коэффициент надёжности, допустимая нагрузка — после. Разница — в 1,2–1,4 раза.
• Разная глубина. Лопасть на 1,5 м и на 3 м в одном и том же грунте держит по-разному.
• Разная лопасть. У одних свая 108 с лопастью 300 мм, у других — 250 или 350 мм.

Поэтому, глядя на любую таблицу, проверяйте, для какого грунта, глубины и лопасти она составлена и учтён ли в ней коэффициент надёжности. Цифры в нашей таблице выше — допустимая нагрузка с коэффициентом, для лопасти на 2–2,5 м.

Калькулятор винтовых свай: чем полезен и где ошибается

Калькулятор винтовых свай для фундамента делает то же, что мы сделали в примере: складывает вес, делит на несущую способность и расставляет сваи с шагом. Он хорош для первой прикидки бюджета. Но у него три слабых места:

1. Средний грунт. Калькулятор подставляет «суглинок» с одной цифрой несущей способности, а разница между грунтами — в разы.
2. Типовые стены. Вес «каркасного дома» в калькуляторе не знает про облицовку, тяжёлую кровлю или второй свет.
3. Нет схемы. Число свай по нагрузке — не то же самое, что число свай по стенам, печи и крыльцу.

Поэтому расчёт винтовой сваи онлайн используйте как ориентир, а количество свай и диаметр назначайте после пробного закручивания.

Что делать, если несущей способности не хватает

• Взять больший диаметр. Переход с ф108 на ф133 увеличивает площадь лопасти примерно в 1,36 раза.
• Закрутить глубже. Если ниже есть более плотный слой, свая 3,5–4 м держит больше, чем 2,5 м.
• Уменьшить шаг — но не ближе трёх диаметров лопасти между осями.
• Облегчить дом. Иногда замена керамической черепицы на металлическую или газобетона на каркас решает задачу дешевле, чем фундамент.
• Сменить тип фундамента. Для тяжёлого дома из кирпича или газобетона в два этажа часто надёжнее и выгоднее бетонные сваи с монолитным ростверком — мы считаем такой свайный фундамент для дома и показываем обе сметы рядом.

Пришлите план дома, материал стен и кровли и адрес участка — посчитаем нагрузку, подберём сваи и назовём цену бесплатно. После пробного закручивания уточним длину и зафиксируем цену в договоре. Подробнее о том, как проходит монтаж винтовых свай с расчётом по плану, — на странице услуги; другие разборы о сваях — в статьях ФирмаСтрой.