Krok instalace šroubových pilot určuje, jak spolehlivý bude základ domu. Váha stavby se přenáší na podpěry, přes které se zatížení přenáší do země, takže správný předpoklad je, že čím více šroubových pilot se pod domem nachází, tím menší tlak budou vyvíjet na půdní základ. Můžeme tedy dojít k závěru, že krok mezi základovými podpěrami přímo závisí na celkové hmotnosti budovy, včetně užitečného a dočasného zatížení.
Optimální vzdálenost mezi hromadami
Šroubové kovové podpěry pro rám nebo dřevěný dům se instalují v krocích ne více než tři metry. Ale často se snižuje na 1-1,2 metru. Tento parametr závisí na celkové velikosti zatížení a vlastnostech zeminy. Výpočet pomáhá zjistit přesnější vzdálenost, která nemusí být provedena u dočasných a nekritických budov.
Piloty se instalují rovnoměrně po délce stěny, vždy na vnitřních nebo vnějších rozích, na napojení nosných stěn a umístění kritických prvků a také pod sloupky rámové konstrukce.
Při určování stoupání šroubových podpěr byste měli vzít v úvahu délku mřížových nosníků, protože oba konce musí spočívat na hlavě šroubované trubky. To platí pro rámové i dřevěné domy. Ale v případě konstrukce betonového roštu se tento faktor nebere v úvahu.
Pokud je pro založení domu plánován základ desky, pak umístění šroubových pilot je určeno projektovou dokumentací. Tato konstrukce vyžaduje poněkud složitější výpočet, ale princip zůstává stejný – podpěry jsou umístěny pod nosnými stěnami nebo sloupy rámového domu.
Umístění šroubových pilot v plánu
Správně umístěné podpěry pomohou zachovat celistvost domu. S jejich pomocí dojde k rovnoměrnému rozložení zátěže pod stavební plochu, a tím k zamezení nežádoucího sedání. Dům se složitými obrysy v plánu vyžaduje zvláštní pozornost, zejména rohy a křižovatky stěn. Instalace šroubových pilot pod nimi je povinná.
Vzory umístění pilot závisí na konstrukčních prvcích domu. Existují čtyři typy jejich uspořádání v plánu:
- jednoduché – pod svislými sloupky rámového domu, v rohových bodech, pod nosnými stěnami (ekvidistantně v krocích nejvýše 3 metry);
- pás – pod nosnými stěnami, ale na rozdíl od jednošroubových pilot se zkráceným stoupáním, často dosahujícím až 0,5 m. Uspořádání podpěr ve formě pásky umožňuje nadaci přijímat a distribuovat významnější zatížení;
- cluster – pod těžkými jednoduchými nebo skupinovými strukturami, stejně jako pod masivním vybavením. Na kroku v tomto případě nezáleží, protože hromady šroubů v místě instalace mohou být chaoticky umístěny příliš blízko. Hlavní podmínkou je, že musí být přítomny po celém obvodu a ploše malého deskového roštu potřebného pro instalaci, například těžkého nosného sloupu rámové budovy;
- souvislé, nazývané pilotové pole. Podpěry vyplňují celou plochu pod základovou deskou v krocích asi jeden metr. Toto rozmístění šroubových pilot v půdorysu se praktikuje při navrhování silně zatížených objektů nebo při stavbě na zeminách s příliš slabou únosností.
Pro soukromé domy a malé budovy se zpravidla používají první dva typy uspořádání šroubových hromad.
Vlastnosti výpočtu
Při určování stoupání šroubových pilot je třeba dodržovat rozumné úvahy. Příliš velká vzdálenost mezi podpěrami povede k poklesu domu a malá vzdálenost povede k nadměrnému vynaložení materiálních zdrojů. V tomto ohledu odborníci doporučují provádět výpočty, které berou v úvahu:
- skutečná hmotnost nadzemních konstrukcí a dokončovacích materiálů;
- přibližná hmotnost nábytku a vybavení včetně komunikačních systémů;
- zatížení sněhem a větrem;
- únosnost zeminy (přesná hodnota se bere výpočtem);
- technické vlastnosti šroubových pilot;
- bezpečnostní faktor.
Užitečné zatížení při výpočtu rozteče instalace piloty se určuje podle příslušných SNiP nebo technických specifikací. Například pro jednopodlažní obytnou budovu je to asi 150 kg na metr čtvereční plochy. Ukazatele zatížení sněhem a větrem jsou převzaty z referenčních knih v závislosti na regionu výstavby zařízení. A bezpečnostní faktor je zpravidla 1,1-1,25.
Únosnost pilot je přímo úměrná průměru kovové trubky, počtu, tvaru a velikosti lopatek.
Výpočet počtu šroubových podpěr potřebných pro základ je poměrně jednoduchý. Jejich počet a lineární rozměry nosných stěn v půdorysu ovlivňují krok montáže pilot. Celkové zatížení je vyděleno nosností jedné kovové podpěry. Výsledkem je požadovaný počet pilot, které jsou rozmístěny ve stejných rozestupech po obvodu obálky budovy.
Další možností výpočtu je určení sil působících na jeden lineární metr mříže. K tomu se celkové zatížení vydělí délkou všech nosných stěn, načež se získaný výsledek opět vydělí nosností zvolených šroubových pilot. Výsledkem je počet podpěr potřebných k podpoře jednoho metru páskování pod zatížením. Další výpočet spočívá ve zjištění, v jakém kroku by měly být piloty instalovány, aby základ odolal vypočteným silám. Tato metoda je určena pro masivní budovy.
Únosnost kovových šroubových pilot je uvedena výrobcem v technické dokumentaci. Přibližné parametry naleznete v tabulce.
Dalším krokem po výpočtu je schematické rozmístění šroubových pilot v základovém plánu. Jak již bylo uvedeno výše, musí být přítomny v rozích, pod sloupy a na křižovatce nosných stěn. Zbývající piloty jsou rovnoměrně rozmístěny mezi hlavními podpěrami. Tímto způsobem se určí přesná rozteč mezi pilotami šroubů.
Vizuální výpočty
Můžete si například vzít výpočet jednopatrového domu ze dřeva o rozměrech 6*6 metrů. Objem dřeva se vypočítá v závislosti na tloušťce stěn a výšce budovy s přihlédnutím ke střeše. Předpokládejme, že je to 20 tisíc metrů krychlových. Číslo vynásobíme hmotností jedné kostky dřeva (v našem případě – 800 kg). Ve výsledku dostaneme celkový náklad 16 tun. Zde připočteme hmotnost střešních a dokončovacích materiálů (řekněme 2 tuny).
- užitečné zatížení – 36m2*150kg/m2, což je 5,4 tuny;
- zatížení sněhem – 36m2*120kg/m2, což je 4,32 tuny.
Po sečtení dostaneme údaj – 27,72 tuny, který vynásobíme bezpečnostním faktorem – 1,1. Výsledkem je, že při výpočtu počtu šroubových pilot používáme indikátor zatížení – 27,72 * 1,1 = 30,492 t. Vezmeme-li jako základ piloty o průměru 89 mm s návrhovým zatížením 2 tuny, získáme minimální počet pilot – 30,492/2 = 16 kusů, které jsou rovnoměrně rozmístěny po vnějším obvodu domu. Další podpěry lze instalovat například pro podlahové trámy.
U dvoupatrového domu se užitečné zatížení zdvojnásobí.
Výše uvedený výpočet není přesný. V každém konkrétním případě vznikají další úsilí, objevují se vnitřní nosné konstrukce, sloupy, zařízení atd. Často dokončovací materiály výrazně zvyšují hmotnost domu. Všechny nuance je třeba vzít v úvahu v individuálním projektu, který stanoví rozteč základových podpěr.
V současné době je instalace šroubových pilot jednou z nejlevnějších metod výstavby základů pro nízkopodlažní a lehké konstrukce. Aby návrh základu plně vyhovoval všem bezpečnostním požadavkům, a to i ve fázi vytváření projektu, je nutné správně vypočítat optimální vzdálenost mezi pilotami, které budou umístěny ve šroubové základně budovy.
Vzdálenost mezi šroubovými podpěrami
Rovnoměrnost rozložení zatížení přímo závisí na intervalu, ve kterém budou podpory umístěny v pilotovém poli.
Na výpočty optimálního intervalu má vliv několik důležitých faktorů:
- půdní typ a vlastnosti;
- hloubka zamrznutí půdy;
- hladina podzemní vody;
- celková hmotnost budoucí budovy;
- designové prvky domu;
- nosnost šroubových podpěr.
Neměli byste si myslet, že rozteč mezi šrouby bude vždy stejná. Vybírá se tak, že piloty jsou umístěny v určitých bodech, kde bude následně zatížení základny budovy nebo konstrukce maximální.
Šroubové piloty musí být zpravidla instalovány na následujících místech:
- v úhlech umístěných podél obvodu konstrukce;
- podél linií nosných stěn, které přebírají hlavní zatížení;
- pod kamny a krby a také u vchodu do budovy;
- pod těžkou technikou umístěnou v domě.
Na základě toho je vybrán nejracionálnější vztah mezi výškou tónu a charakteristikami výkonových prvků:
- průměr vlasu;
- délka tyče;
- tloušťka kovu;
- šířka čepele.
Výpočet únosnosti zeminy
Únosnost půdy závisí na následujících faktorech:
- druh půdní horniny;
- nasycení půdní vlhkostí;
- charakteristiky půdních vrstev;
- hustota půdy.
Přesycení půdy vlhkostí, které je ovlivněno úrovní podzemních zdrojů, několikanásobně snižuje únosnost půdy. Vlhkostní faktor se nevztahuje na plochy, kde je v převažujícím množství obsažen písek střední a velké hrubosti. Maximální zatížení půdy, které nepovede k významnému sedání základů, bylo studováno a uvedeno ve veřejných referenčních knihách.
Průměrná hustota hlavních typů půdy je:
- podmáčený jíl 4 kg/cm²;
- suchá hlína 6 kg/cm²;
- hlína 3 kg/cm²;
- písčitá hlína 3 kg/cm²;
- jemný písek 4 kg/cm²;
- písek střední frakce 5 kg/cm²;
- hrubý písek 6 kg/cm²;
- štěrk 4 kg/cm²;
- oblázky 4 kg/cm².
K získání geologických rysů lokality jsou nutné odborné průzkumy. V některých případech můžete určit typ půdy sami. To se provádí vyvrtáním několika studní nebo vykopáním několika děr do hloubky nejméně 2 metrů. Poté můžete z části půdy určit, z jakých hornin se skládá, v jaké hloubce se nachází nosná vrstva a jak je půda vlhká.
Výpočet zatížení základu
Pro určení celkového zatížení základu je třeba vzít v úvahu následující parametry:
- druh a hmotnost stavebních materiálů, ze kterých budou stěny vytvořeny;
- celkové rozměry budovy včetně výšek podlaží;
- hmotnost všech podlah, střešní krytiny a podlahy;
- počet lidí žijících v domě;
- hmotnost nábytku, domácích spotřebičů a vybavení;
- masu sněhové pokrývky.
Protože ne všechny výše uvedené parametry lze určit s vysokou přesností, stavební organizace obvykle přidávají k zatížení malou bezpečnostní rezervu, která se pohybuje přibližně od 10 do 25 %.
Schémata rozložení pilot
Umístění šroubových podpěr by mělo být zvoleno s ohledem na konstrukční vlastnosti konstrukce a také na složitost terénu.
Nejčastěji používaná schémata jsou:
- jednoduché uspořádání pro malé a lehké budovy, kdy jsou šroubové piloty namontovány v rozích konstrukce v krocích nejvýše 3 metry;
- pásové uspořádání pro nízkopodlažní budovy a rámové konstrukce, ve kterých jsou šroubové piloty umístěny po obvodu budovy v minimální vzdálenosti od sebe;
- umístění shluků, když jsou šroubové piloty instalovány bez určitého kroku v malých skupinách 2-3 podpěr pouze v těch místech, kde platí maximální zatížení;
- souvislé pilotové pole pro těžké předměty v oblastech se sesedající zeminou, kdy se šroubové podpěry zašroubovávají v krocích po 1 metru po celém obrysu základu.
Optimální vzdálenost mezi hromadami
Optimální vzdálenost se vypočítá podle průměru šnekových pilot a jejich celkového počtu. V případě použití schématu s jednoduchým a pásovým uspořádáním musí být obvod budovy rozdělen počtem pilot. Poté se získaný výsledek porovná s minimálními a maximálními přípustnými parametry. Zároveň bychom neměli zapomínat, že téměř každá chyba ve výpočtu vzdálenosti může způsobit překročení rozpočtu na stavební práce a v některých případech zvyšuje riziko sesedání zdi. To platí zejména v případech, kdy je únosnost základu v místech s maximálním zatížením nedostatečná.
Minimální a maximální hodnota sklonu pilot
Hodnota minimálního kroku závisí na tloušťce zeminy. Je to způsobeno tím, že při zašroubování šnekové hromady se půda zhutňuje lopatkami. S přihlédnutím ke stávajícím normám SNiP se jako nejmenší krok berou tři průměry nosných prvků. Maximální stoupání je šest průměrů šroubových podpěr.
Výjimky z tohoto pravidla:
- pokud se instalace šroubových pilot provádí pod úhlem, pak je minimální krok jeden a půl průměru šroubové podpěry;
- na dostatečně hustých a stabilních půdách může být minimální krok roven osmi průměrům šnekové podpěry;
- Při instalaci pilot na místech s vysokým obsahem písku se provede krok rovnající se čtyřem průměrům šroubové podpory.
Praxe ukazuje, že nejčastěji je optimální vzdálenost mezi šroubovými podpěrami od 1,5 do 3 metrů. Tento krok je vybrán ve fázi návrhu. V tomto případě je nutné vzít v úvahu topografii a geologii lokality, konstrukční vlastnosti a pevnostní parametry pilot. Při provádění jakýchkoli změn je nutné je koordinovat se specialisty, kteří přímo prováděli inženýrské výpočty pro položení základů.
