Urbos.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи?

Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

Какие допустимые нагрузки способны выдерживать винтовые сваи и какая у них несущая способность? Какой диаметр винтовой сварной сваи (свсн) будет самым подходящим для устройства свайно-винтового фундамента? – это самые задаваемые вопросы на этапе проектирования строительства. Ошибки в расчётах, как правило, снижают надёжность опор под зданиями, приводят к усадке или крену строений. И, в конечном счёте, к повреждениям их основных конструкций.

Допустимая нагрузка – важнейший показатель винтовых элементов фундамента

Важной характеристикой винтовых свай, влияющей на правильный их подбор при устройстве фундаментов под конкретные сооружения, является несущая способность.

Это ничто иное, как учитывающая деформации почвы максимальная нагрузка, которую выдерживают сваи без потери своих функциональных качеств. Для грунтов с различными прочностными характеристиками, а также изделий, отличающихся длиной, диаметром трубы и лопастей – она разная.

Далее ознакомимся с параметрами, от которых зависит допустимая нагрузка на винтовые сваи, а также с правильным её теоретическим расчётом.

Виды свай и их параметры

Разнообразие типоразмеров этих изделий связано с применением их под конкретные виды возводимых объектов.

В частном домостроении преимущественно используются винтовые элементы фундаментов с диаметрами трубы от 89 до 159мм. Так, допустимая нагрузка на винтовую сваю 89мм делает возможным их применение при возведении каркасных одноэтажных домов, веранд и беседок. С увеличением диаметра трубы увеличивается цена и расширяется диапазон их применения: 108мм, 133мм и 159мм – для устройства фундаментов двухэтажных каркасных домов, а также одноэтажных из бруса, пенобетона и кирпича.

А допустимая нагрузка на винтовую сваю 325мм приемлема при использовании её в проектировании тяжёлых конструкций домов или промышленных объектов.

При расчётах допустимых нагрузок на сваи используют такой важный параметр, как площадь её конструктивного элемента – лепестковой подошвы.

При этом за радиус подошвы принимают расстояние от центра сваи до крайней (образующей контур лепестка) точки.

Для вычисления площади используют известную математическую формулу: возведённый в квадрат радиус лопастей умножают на 3,14 (число Пи). Для разных диаметров труб она составляет:

  • 89мм – 490см 2 ;
  • 108мм –706см 2 ;
  • 159мм – 1590см 2 ;
  • 325мм – 9567см 2 (для расчётов значения диаметров лопастей всегда берут в сантиметрах).

На выбор длины детали влияют характер грунта (в том числе уровень его промерзания) и перепады высот на стройплощадке.

Длина свай стандартизована и составляет:

  • для коротких – 160-250см;
  • для длинных – до 11,5м (с шагом 50см).

При правильной установке они должны упираться лопастями в плотный слой грунта.

Прочность грунта основания

Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.

Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см 2 ) грунтов на глубине 1,5м следующие:

  • глина – 3,7–4,7;
  • суглинки и супеси – 3,5–4,4;
  • песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.

Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.

Определение максимально возможной величины нагрузки на винтовую сваю

Для расчёта нагрузок, которые способны выдержать элементы свайно-винтового фундамента, нужно знать площадь подошвы их лепестков и прочностные характеристики (максимальная несущая возможность) грунта. Перемножив между собой величины этих показателей, получают желаемое значение несущей способности винтовой опоры – максимально возможной выдерживаемой нагрузки.

Для примера определим, какую нагрузку выдерживает винтовая свая 108х2500мм. Исходные данные для упрощённого расчёта принимаем такими:

  • грунт на строительном участке – глина;
  • диаметр лопасти сваи 108мм – 300мм.

Воспользуемся данными таблиц в справочнике и определим несущую способность грунта (Rо) в месте установки фундамента: Rо = 6кг/см 2 . Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см 2 .

Искомую нагрузку получим в результате перемножения:

F = Rо х S = 6 х 706 = 4,23 (тонны).

Именно такую расчётную (среднюю) нагрузку выдерживает одна свая 108мм, упираясь лопастью в слой глины.

Однако, её значение есть неоптимизированным, так как не учитывает коэффициент надёжности (γk). Он зависит от количества опор в фундаменте и способа производства геологических изысканий. При известных результатах таких изысканий на участке его значение составляет 1,2.

Выполняя самостоятельные исследования почвы на участке и используя табличные показатели прочности грунта, необходимо увеличивать запас надёжности. Для этого надо использовать в расчётах коэффициент надёжности порядка 1,7–1,4. Его величина зависит от количества свай в фундаменте: при минимальном количестве (до 5) он будет максимальным – 1,7. С увеличением опор до 20 коэффициент уменьшится до 1,4. При этом устанавливаемые сваи должны иметь низкие ростверки.

Таким образом, с учётом коэффициента надёжности расчёты максимально возможной нагрузки на сваи N (при пользовании табличными данными о грунтах) показывают её уменьшение по сравнению с расчётной нагрузкой F:

N = F : γk = 4,2 : 1,7 = 2,47 (т).

В качестве заключения

Качественный монтаж свайно-винтовых фундаментов зависит от правильного расчёта нагрузок на винтовые сваи, включающих и геологическую оценку грунта. Ошибки в расчётах приведут к занижению несущей способности фундамента или же большому перерасходу материала.

Несущая способность винтовых свай – расчет по двум основным показателям

Возведение даже легкой постройки, не говоря уже о капитальном доме, должно сопровождаться проектной документацией. Особое внимание, при этом, уделяется подземной части фундамента, от надежности которой зависит долговечность строения, а также отсутствие серьезных проблем при эксплуатации. В частности, расчет определяет, какова должна быть несущая способность винтовых свай, какую нагрузку они смогут выдержать, какие размеры и шаг следует выбрать. Расчет фундамента является основополагающим при выполнении проекта любого дома или хозяйственной постройки. Он принимает во внимание не только вертикальные и горизонтальные нагрузки, но и грунтовые условия строительной площадки, поэтому даже готовая инженерная документация требует привязки к местности.

Что такое несущая способность

Под данным определением понимаются максимальные нагрузки, которые выдерживают конструктивные элементы и грунтовые основания без изменения их структурного строения, а также без потери функциональных характеристик. Для фундамента принимается во внимание, прежде всего, вес дома и наличие дополнительных усилий – постоянных или временных.

Важно знать о том, что несущая способность подземной части сооружения во многом зависит от типа и плотности грунтовых слоев, к тому же – от их насыщенности влагой.

Винтовые сваи держат нагрузки благодаря ширине лопастей, опирающихся на более плотный и менее сжимаемый, чем вышерасположенный, пласт грунта, находящийся ниже точки промерзания почвы, что не допускает выталкивания фундамента даже при его установке на пучинистых глинах и суглинках. За счет винта происходит своеобразная фиксация ствола, предотвращающая вдавливание свай ниже допустимой отметки, так как их гладкая боковая поверхность сама по себе не способна выдерживать вертикальные нагрузки.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что несущая способность винтовой сваи в меньшей степени зависит от размеров металлической трубы, из которой она изготовлена, а в большей:

  • от площади опорных лопастей;
  • от показателей расчетного сопротивления грунтов, или их несущей способности.

Расчет площади подошвы сваи

Лопасти сдавливают и уплотняют почву под собой, обеспечивая распределение вертикальных нагрузок. Разумно будет предположить, что площадь винта и показатель несущей способности винтовой сваи находятся в прямой зависимости друг от друга, хотя для вечномерзлых грунтов размер лопастей имеет меньшее значение, но это относится к особым случаям.

Расчет допустимых усилий на свайный столб начинают с определения площади винта. Довольно часто данный показатель указывается производителем в технической документации, но его можно вычислить самостоятельно, зная радиус или диаметр круга в проекции, в который вписывается лопасть, расположенная на свайном стержне. В качестве радиуса принимается расстояние от оси сваи до крайней от нее точки на винте, измеренное четко перпендикулярно положению ствола, а диаметр измеряется между двумя наиболее удаленными в плане друг от друга точками на лопасти. Но обмерять самостоятельно подошву сваи следует только в случае отсутствия по разным причинам паспорта на изделие. В рядовых ситуациях следует просто заглянуть в техдокументацию, чтобы выяснить точный диаметр трубы и лопасти в миллиметрах.

Формула, определяющая площадь свайной подошвы, выглядит следующим образом:

S = 3,14*R 2 или S = 3,14*D 2 /4,

где R и D – радиус и диаметр соответственно.

Сопротивление грунта

Расчет несущей способности свайно-винтового фундамента основывается на несущей способности грунта, которая определяется после геологических изысканий на строительной площадке. В процессе полевых работ выясняется состав почвенных слоев, лабораторные же исследования дают полную картину их физико-механических характеристик и химических свойств грунтовых вод, на основании чего составляется отчет.

Для малоэтажных домов, не подпадающих под обязательную государственную приемку, допускается предпроектную подготовку не проводить.

В этом случае изыскания выполняют самостоятельно, а при расчетах пользуются готовыми таблицами, в которых имеются средние показатели расчетного сопротивления грунтов, зависящие от их типа. Для этого на площадке высверливают скважину с помощью строительного или обычного садового бура. Ее глубина должна быть ниже уровня промерзания грунта, характерного для региона строительства. При выемке грунта учитывается:

  • состав почвенных пластов и их толщина;
  • степень влажности;
  • наличие подземных вод.
Читать еще:  Определение длины свай существующих зданий

Существуют таблицы, помогающие выяснить по типу грунта его сопротивление и устанавливающие несущую способность винтовых свай для определенного размера. Для примера приведем готовый расчет для свай диаметром 89мм, имеющих лопасти – 300мм, при их заглублении на 1,5-3м.

Тип грунта

Узнать, из какого грунта состоит слой, можно самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Песок каждому известен с детства – при растирании между ладоней он рассыпается. Песчинки видны невооруженным глазом, а градация песка производится по их размеру:

  • от 2,5 до 5мм – крупный;
  • от 1,5 до 2,5мм – средний;
  • от 1 до 1,5мм – мелкий;
  • до 1мм – пылеватый.

Супесь и суглинок являются смесью песка с разными пропорциями глины. В первом случае грунт относится к малопластичным, а второй – к более пластичным. При скатывании комочка из супеси, на ладонях ощущается присутствие песчинок, но шарик сразу же разрушается при легком надавливании на него. Сформованный руками комок суглинка при нажатии сплющивается в лепешку, края которой получаются рваными.

Глина отличается высокой пластичностью и напоминает пластилин. Скатанный шарик меняет свою форму без появления трещин. Следует понимать, что глинистые грунты подвержены пучению.

Лесс представляет собой мягкопластичную известковую породу светло-желтых и палевых оттенков. Его пористость видна невооруженным взглядом. Он малораспространен на территории России.

Влажность грунта определяется визуально после просверливания в нем вертикальной скважины. Если через какое-то время в ней не появится вода, то можно считать, что грунт сухой, и наоборот. Степень влагонасыщенности устанавливается по быстроте наполнения отверстия жидкой средой.

Самостоятельное определение несущей способности сваи

Зная сопротивление грунта и площадь винтовой лопасти, можно произвести примерный расчет несущей способности отдельной сваи. Для этого оба показателя просто перемножаются. Но для устройства надежного фундамента данного показателя будет недостаточно. Потребуется еще учесть коэффициент надежности конструкции, находящийся в зависимости от количества винтовых свай под строением. Данная цифра может колебаться в пределах от 1,2 до 1,75.

Более точный результат вычислений получается при делении показателя несущей способности сваи на коэффициент надежности, что изменяет конечный результат в меньшую сторону.

Расчет необходимого количества фундаментных столбов производится на основании постоянных и временных нагрузок, а также дополнительных усилий, воздействующих на подземную часть строения. Они определяются проектировщиками и фиксируются в технической документации. Суммарный показатель делится на несущую способность одной сваи и округляется в бóльшую сторону.

В соответствии с планом дома, расчетное число свай распределяется по периметру несущих стен. В обязательном порядке они должны ввинчиваться по углам и в местах сопряжения ограждающих конструкций, а оставшееся количество опор размещается с шагом 2-3 метра. При необходимости допускается увеличение определенного расчетом числа свай, а при слишком большом количестве – их более близкое размещение в ленте или кустах.

Заключение

Описанный выше расчет свайно-винтового фундамента является приблизительным. Для более точных показателей несущей способности сваи, необходимо учитывать глубину залегания лопасти и нормативные данные, указанные в таблицах СНиП 2.02.03-85. В частности, это касается:

  • коэффициента условий работы;
  • значения трения грунта, прилегающего к винтовой лопасти сваи;
  • сопротивления грунта, действующего вдоль боковой ствольной поверхности и т.д.

Расширенная формула помогает получить точные результаты при расчете несущей способности свайно-винтового фундамента.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи

Статья рассказывает о том, какую нагрузку выдерживают разные модификации винтовых свай, эксплуатируемые в разных грунтовых условиях.

Содержание статьи:

1. Нагрузку от строения воспринимают сваи или грунт?

Когда речь заходит о свайно-винтовых основаниях, мы часто сталкиваемся с выражением «несущая способность винтовой сваи». Стоит сказать, что, несмотря на свою распространенность, оно не вполне корректно.

Неважно, какое здание/сооружение запланировано к строительству, способность свай к восприятию проектных нагрузок следует определять в первую очередь по несущей способности грунтов, а уже потом – по конструктивным и геометрическим параметрам отдельных свай. При этом в ходе назначения этих параметров также будут учитываться данные о грунтовых условиях непосредственно в пятне застройки, а, кроме того, данные о нагрузках от будущего строения.

Получается, что если нет понимания, в каких грунтах будет эксплуатироваться винтовая свая, то, даже имея данные о ее конструкции и типоразмере, говорить о конкретных показателях несущей способности бессмысленно. То есть любому строительству должны предшествовать исследования грунтовых условий площадки предполагаемого строительства.

О том, какого объема исследований будет достаточно для получения всей необходимой информации, вы можете прочитать в статье «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов».

2. Несущие свойства грунта

Несущая способность грунта – параметр (один из основных), который определяет, выдержит ли основание нагрузку, передаваемую на него фундаментом сооружения/здания.

Данный параметр характеризуется нагрузкой (напряжением), которую основание может выдержать, когда находится в предельном состоянии. То есть нагрузкой, при малейшем увеличении которой происходит разрушение грунта (развитие площадок скольжения). Практикующие инженеры-конструкторы никогда не приближаются к этому состоянию, так как даже в пределах площадки строительства изменчивость свойств грунта достаточно высока, что не позволяет определить пограничное состояние однозначно. Более того, когда нагрузка приближается к предельному значению, деформации начинают развиваться с ускорением, так как разрушение грунта в основании (развитие площадок скольжения) происходит не мгновенно, а постепенно.

Если взглянуть на график «нагрузка-осадка», полученный в процессе нагружения фундамента, можно условно выделить три зоны, характеризующие состояние грунтового основания под нагрузкой (таблица 1).

Таблица 1 — Зоны, характеризующие состояние грунтового основания под нагрузкой

Состояние грунтового основания под нагрузкой

Зона 1. После начала приложения нагрузок

Деформации увеличиваются по линейному закону (с постоянной скоростью)

Грунт находится в фазе уплотнения, развитие зон пластических деформаций отсутствует

Зона 2. Поддерживается постоянная скорость нагружения

График принимает криволинейное очертание, деформации происходят с ускорением

В основании образовались и развиваются зоны пластических деформаций (площадки скольжения)

Зона 3. Увеличение нагрузок не происходит

Деформации продолжают прирастать

Предельное равновесие нарушено, нагрузка превышает несущую способность основания

Проектируя объекты, специалисты назначают нагрузку таким образом, чтобы фундамент работал в состоянии, близком к границе между первой и второй зонами. К примеру, для назначения нагрузки для фундамента на естественном основании применяют такой параметр как «расчетное сопротивление» (таблицы 2 и 3). Это значение является той точкой на графике «нагрузка-осадка», которая лежит в пределах границы между 1 и 2 зонами.

Таблица 2 — Расчетные сопротивления песков R0

Значения, R кПа, в зависимости от плотности сложения песков

Таблица 3 — Расчетные сопротивления глинистых (непросадочных) грунтов R0

Коэффициент пористости, е

Значения R, кПа, при показателе текучести грунта

Чем глубже залегает грунт (при всех прочих равных условиях), тем больше его несущая способность. Это следствие давления, которое создают расположенные выше слои.

3. Параметры винтовых свай

С точки зрения характера восприятия нагрузок винтовые сваи можно условно разделить на две большие группы:

  • узколопастные, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза;
  • широколопастные (лопастные), у которых диаметр лопасти в полтора раза и более превосходит диаметр ствола.

Узколопастные модификации воспринимают нагрузки благодаря высокой несущей способности грунтов и рассчитанному количеству витков, шагу и ширине лопасти (обеспечивает учет в полном объеме трения по боковой поверхности). Хорошо проявляют себя в особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах. Требуют обязательного выполнения расчетов на противодействие касательным силам морозного пучения из-за значительного трения по боковой поверхности ствола (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Широколопастные модификации хорошо воспринимают проектные нагрузки даже в грунтах с низкой несущей способностью благодаря:

  • достаточной площади опирания;
  • подбору конфигурации лопастей, соответствующей грунтовым условиям (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»);
  • расчету расстояния между лопастями, шага, угла, наклона лопастей для многолопастных модификаций (подробнее «Особенности расчета многолопастных конструкций»).

Тем не менее, несущие свойства грунтов будут иметь решающее значение и для этой группы. К примеру, широколопастная свая с диаметром ствола 57 миллиметров и лопастью 200 миллиметров, установленная в грунт с высокой несущей способностью, может воспринять нагрузки до 5 тонн, тогда как конструкция с диаметром ствола 159 миллиметров с лопастью 500 миллиметров, установленная в слабый грунт, может держать менее 5 тонн.

По результатам исследований, проведенных специалистами компании «ГлавФундамент», был построен график зависимости несущей способности винтовой сваи от характеристик основания и конструктивных особенностей самой сваи (рисунок 1).

Из представленных зависимостей видно, что изменение интересующего параметра под влиянием характеристик грунта более значительно, чем под влиянием изменений, связанных с конструктивными особенностями сваи. Это в очередной раз подтверждает, что при выборе конструкции сваи следует в первую очередь отталкиваться от грунтовых условий площадки строительства, их изменчивости как в плане, так и по глубине. Это позволит подобрать экономически эффективную конструкцию, которая обеспечит эксплуатационную надежность в течение всего срока службы здания/сооружения.

Читать еще:  Буронабивные сваи для коттеджа

Рисунок 1 – График зависимости несущей способности винтовой сваи от характеристик грунта и конструктивных особенностей сваи

dS1, dS2, dS3 – условный диаметр лопасти винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

ds1, ds2, ds3 – условный диаметр ствола винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

h – глубина погружения.

e/Il – отношение пористости грунта к показателю текучести.

4. Расчет несущей способности фундамента из винтовых свай

Таким образом, расчету свайно-винтового фундамента всегда должны предшествовать инженерно-геологические изыскания на участке, которые дадут достаточно информации о физико-механических характеристиках грунтов.

Непосредственно расчет может быть выполнен аналитически или с применением математического моделирования в соответствии с действующими нормативными документами. Альтернативный способ определения несущей способности винтовых свай – по результатам полевых испытаний.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно неправильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

  • диаметр трубы и лопастей;
  • прочность грунта основания;
  • длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

  • 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
  • 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
  • При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

Очень интересное видео по испытаниям винтовых и других свай, за одно и сравнение по несущей способности:

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Диаметр винтовой сваи, ммДиаметр лопасти, мм
89250
108300
133350

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

Грунт основания, определенный по итогам изысканийRо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см 2
Галька с глиняными частицами4,50
Гравий с глиняными частицами4,00
Песок крупной фракции6,00
Песок средней фракции5,00
Песок мелкой фракции4,00
Пылеватый песчаный грунт2,00
Суглинки и супеси3,50
Глины6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению1,00

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

  • условия работы;
  • характеристики грунта;
  • глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
  • диаметр лопасти;
  • характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

  • грунты на участке — глина;
  • диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
  • масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
  • периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

  • сечение;
  • длина;
  • шаг;
  • распределение под несущими стенами.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи?

Винтовые сваи представляют собой опоры, состоящие из четырех основных частей (оголовка, ствола, лопасти и наконечника), которые используются в современном строительстве очень часто. Выбор в пользу свайно-винтового фундамента преимущественно делают в том случае, когда требуется осуществить постройку на неустойчивом грунте, на участке земли, где наблюдается высокий уровень грунтовых вод.

Читать еще:  Винтовые сваи номенклатура

Одним из важных этапов проектирования основания является его расчёт. Ведь если ошибиться, то можно выбрать неправильное сечение, неверный диаметр опор или задать неправильный шаг, который может привести к крену здания, появлению трещин в конструкции и другим неприятным последствиям. Поэтому при выборе фундамента из винтовых свай нужно учитывать, какую нагрузку выдерживают сваи.

Любой элемент фундамента имеет свою несущую способность. Это не что иное, как допустимое давление, которую опора способна выдержать. Рассчитывая, какую нагрузку выдерживает винтовая свая, нужно помнить, что она должна быть меньше несущей способности.

Разрешенная нагрузка зависит от многих факторов и характеристик опоры. Чтобы изменить допустимую нагрузку, можно изменить диаметр или глубину залегания лопасти, условия работы и другие характеристики и особенности работы.

Для расчета разрешенной нагрузки на металлический стержень нужно узнать площадь подошвы. Для этого нужно возвести ее радиус в квадрат и умножить на число Пи. Затем нужно выбрать тип подходящего грунта, зная о его составе и примерном значении расчетных сопротивлений, которые выражены в кг/см2 на глубине 1,5 м. Эти данные содержатся в строительных справочниках. Перемножив полученные величины, можно определить вес, который способна выдержать винтовая свая.

Обычно для строительства частных домов и каких-либо придомовых построек используются винтовые сваи небольшого диаметра. Их несущая способность различается, в зависимости от типа грунта. Так, ее минимальное значение для свай диаметром 89 и 108 мм равно 2,2 т, если они находятся в мягкопластичном лессе на глубине 1,5 м. А максимальное значение равно 11,1 т при условии погружения винта на 3 м в песок.

Наиболее востребованными считаются винтовые сваи диаметром 89, 108 и 133 мм. Они используются в следующих целях:

    Изделия с диаметром 89 мм. Подходит для оборудования фундамента под небольшой дом из бревна, бруса или дома, построенного по каркасной технологии.

Изделия с диаметром 108 мм. Подходят для строительства основания при возведении двухэтажного дома, кирпичного или бетонного здания.

  • Изделия с диаметром 133 мм. Применяются для строительства двухэтажных домов из бруса, оцилиндрованного бревна, кирпича, бетона при строительстве опоры электросетей, трубопроводов, различных промышленных объектов.
  • В компании «ВинтМаркет» можно сделать заказ на производство и монтаж винтовых свай. Произведённые опоры будут выдерживать нагрузку в соответствии со своим диаметром и другими характеристиками, и помогут создать качественный и надёжный фундамент для здания любого типа.

    Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

    Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.

    Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.

    Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

    Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться. Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.

    Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.

    На фото – устройство винтовых свай:

    Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:

    1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
    2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
    3. Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.

    Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.

    На видео – о несущей способности винтовых свай:

    Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

    Как определить допустимую надежность фундамента

    Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:

    N=F/ γ,

    в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы. Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции. Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.

    Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.

    С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:

    1. Если общее число свай составляет 5-20, то этот коэффициент принимает значение 1,75-1,4. Принимают в расчет этот параметр при условии, когда определяется несущая возможность винтовых элементов с низким ростверком, монтаж которого выполняется на опорах висящего типа.
    2. Коэффициент будет равен 1,25, когда процесс расчета опорной возможности ведется на почве, отделяемой в ходе зондирования при помощи саи-эталона. Провести такие исследования могут начинающие геологи, которые обустроили измерительную площадку с эталонной сваей на участке возведения основания.
    3. Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.

    Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.

    На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.

    На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

    Какая максимальная возможность одной сваи

    После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:

    1. Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
    2. Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
    3. Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.

    На видео – несущая способность винтовых свай 108:

    В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:

    1. Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
    2. После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
    3. Для вычисления точной несущей возможности необходимо полученное значение поделить на коэффициент надежности: 42,4/1,75 = 24,23 т.

    Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.

    На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.

    Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.

    Таблица несущей способности

    С учетом представленного ранее расчета становится понятным, что значение несущей способности фундамента на сваях зависит от размеров этих элементов, а точнее от диаметра и длины свая.

    Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:

    Диаметр, ммНесущая способность, кгДлина, мм
    578002000
    762000-30002500
    8940002500
    10870002500
    15095003000

    Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.

    О том каковы пропорции состава бетона для фундамента можно узнать из данной статьи.

    При вычислении этого параметра необходимо принимать во внимание такие параметры, как несущая способность грунта, диаметр и длина сваи. Выполнить все вычисления можно самостоятельно без привлечения посторонних лиц. Если все расчеты были выполнены верно, то ваш дом прослужит вам в течение длительного времени.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector