Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

Расчет нагрузки на винтовую сваю

Как определить несущую способность винтовой сваи, т.е. какой максимум нагрузки смогут выдержать опоры?

На этот показатель влияют две составляющие:

  • Геометрические особенности непосредственно сваи;
  • Характеристики почвы, на которой будет располагаться сооружение.

И если с первым пунктом все довольно просто, то с определением особенностей грунта часто возникают проблемы, так как порой справиться с этой задачей может только опытный специалист.

Общая формула

Формула, по которой определяется допустимая нагрузка на винтовую сваю, выглядит довольно просто:

W=Q/k, где:

W – искомая величина, то есть максимальная нагрузка, которую может выдержать основание здания;

Q – среднее значение, полученное исходя из особенностей грунта и параметров самой сваи;

k – коэффициент, позволяющий рассчитать эксплуатационный запас допустимых нагрузок, то есть всю ту массу, которая будет давить на основание уже после заселения жильцов (сами люди, мебель). Эту величину еще называют коэффициентом надежности.

Вычисление среднего показателя нагрузки на сваю

Первая величина, необходимая для получения значения допустимой нагрузки так же рассчитывается по простой формуле:

Q=SxRo, где

S – площадь лопасти сваи, то есть поперечного сечения опоры здания в вертикальном разрезе;

Ro – табличная величина, обозначающая уровень сопротивления грунта на глубине, в которую закопано основание здания.

Чтобы определить показатель пластичности глины, не нужно какое-то специальное оборудование. Для этого достаточно взять небольшой комок грунта в руку и с силой сжать его, придав новую форму. Уровень пластичности зависит от того, будет ли полученная фигура статична или же быстро рассыплется.

Фракции песка можно легко определить с помощью простой линейки. Значения, указанные в таблице, обозначают диаметр одной крупинки. Лесс на практике встречается крайне редко, и еще реже используется для строительства домов, так как обладает очень низкой несущей способностью.

Когда средний показатель нагрузки на сваю определен, переходят к следующему этапу расчета формулы, то есть поиск коэффициента надежности.

Определение коэффициента

Многолетняя практика строительства показала, что в зависимости от различных внешних факторов, показатель надежности колеблется в пределах от 1,2 до 1,7. Такое решение позволяет учесть не только добавочную эксплуатационную нагрузку, но и огрехи при определении характеристик грунта.

Существует несколько способов определить структуру земли, на которой строится дом.

Профессиональный анализ

Это лучшее решение, поскольку гарантирует получение наиболее точного результата. С этой целью в разных точках участка пробуриваются скважины для взятия образцов почвы. Лабораторные исследования позволяют точно определить структуру почвы и наличие протекающих подземных вод. При использовании профессионального анализа применяют коэффициент надежности 1,2, так как погрешность в этом случае минимальна.

Однако такой способ обычно используется при масштабном строительстве, а не при возведении частного дома, так как влечет за собой ощутимые финансовые затраты.

Читайте также:
Ремонт и замена потолка с деревянными перекрытиями в сталинке своими руками

Анализ по эталонной скважине

Оптимальный вариант для частного строительства – вкручивание пробной сваи аналогичной тем, что будут использоваться при возведении фундамента. Когда она проходит уровень промерзания грунта, специалисты анализируют крутящий момент, который прикладывают к опоре для дальнейшего вкручивания. На основании этого делаются выводы о плотности слоев почвы и их составе.

Хотя для такого анализа придется привлекать профессиональных специалистов, заказчику он обойдется значительно дешевле, чем профессиональный, а его достоверность позволяет увеличить коэффициент надежности всего на 0,05, то есть при подобном подходе он составит 1,25.

Самостоятельный анализ

Определение слоев проводится самостоятельно по имеющимся выкопанным колодцам, погребам или буровым отверстиям. Однако такая методика не рекомендуется, так как часто влечет за собой получение ошибочных результатов, значительно понижающим надежность всего здания. Чтобы компенсировать погрешности при самостоятельном анализе, коэффициент берут максимальный, то есть 1,7.

Интересно, что такое решение часто приводит к необходимости увеличения общего числа свай, что финансово бывает дороже, чем оплата услуг специалиста для анализа по эталонной скважине. Прежде чем принимать решение, необходимо хорошо подумать, на что лучше потратить деньги – дополнительные опоры или квалифицированную информацию об особенностях грунта.

Нагрузка на винтовую сваю

Винтовые сваи применяются при создании прочных фундаментов для самых разных конструкций. Поэтому в качестве основной характеристики сваи выступает ее устойчивость (несущая способность). Этот параметр определяет вес, который может выдержать винтовая опора при пучении почвы под наконечником. Иными словами, несущая способность сваи — это максимальная нагрузка, которую способно выдержать изделие без утраты своих функциональных возможностей. Нагрузка винтовой сваи подбирается в соответствии с типом постройки и особенностями поверхности строительного участка.

На нагрузку сваи влияют:

  1. Параметры сваи.
  2. Тип грунта.

Нагрузка на винтовые сваи разных параметров

В производстве свай существуют стандартные типоразмеры, которые различаются следующими характеристиками:

  • Диаметр.
  • Длина.
  • Толщина стенки.
  • Диаметр и толщина лопасти.

С увеличением диаметра возрастает допустимая нагрузка сваи. То же происходит при увеличении ее длины, которая регулирует глубину ввинчивания опоры. Дополнительную устойчивость винтовая свая приобретает и за счет увеличения диаметра лопасти. Поэтому значение каждого из указанных параметров учитывается при расчете несущей способности сваи.

В таблице приведены средние значения нагрузки винтовых лопастей диаметром 57 мм, 76 мм, 89 мм, 108 мм, 133 мм, 159 мм, 219 мм, 325 мм.

Диаметр сваи, мм Толщина стенки ствола, мм Толщина лопасти, мм Диаметр лопасти, мм Несущая нагрузка, т
57 3,5 4 200 до 1,5
76 3,5 4 250 до 3
89 4 4 250 до 4
108 4 4 300 до 6
133 4 5 350 до 8
159 5 5 500 до 10
219 6 6 550 до 20
325 6 6 800 до 50
Читайте также:
Обои «геометрия» : интерьеры с геометрическими рисунками, крупные настенные узоры на стене

Несущая способность сваи и тип грунта

При определении типа грунта, на который будет устанавливаться свайно-винтовой фундамента, нужно учитывать его прочностные характеристики. Прочность грунта может изменить несущую способность сваи, присущую ей по параметрам строения. Эти данные можно найти в специальных строительных справочниках или при пробном бурении грунта на строительном участке.

Расчет нагрузки винтовых свай

Расчет нагрузки на винтовую сваю выполняется по формуле:

N = F/γk, где:

  • N — несущая способность винтовой сваи.
  • F — неоптимизированное значение несущей способности или «чистая» нагрузка.
  • γk — коэффициент надежности, зависящий от количества столбов на свайном поле и нагрузки на почву.

Коэффициент надежности может иметь следующие значения:

  • 1,2 (при точных данных, полученных в ходе геологической экспертизы, редко применяется для частного строительства).
  • 1,25 (при данных, полученных в ходе предварительного бурения).
  • 1,75 (при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочников).

«Чистая» нагрузка определяется по формуле:

F = S x Rо, где:

  • S — площадь лопасти.
  • Rо — прочность основания.

Площадь лопасти (S ) можно вычислить по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4), но обычно эти данные приводятся производителем сваи.

Для определения показателя прочности основания (Rо) применяются табличные данные, если не были проведены специальные геологические исследования.

Тип грунта Rо (кг/см²)
Галька с включениями глины 4,5
Гравелистый с включениями глины 4,0
Песчаный крупной фракции 6,0
Песчаный средней фракции 5,0
Песчаный мелкой фракции 4,0
Пылеватый песок 2,0
Глинистые почвы и супеси 3,5
Вязкие глинистые почвы 6,0
Насыпной с уплотнением 1,5
Насыпной без уплотнения 1,5

Как выбрать сваи?

Не советуем самостоятельно выбирать сваи, вы можете допустить очень болезненную в будущем ошибку. Мы поможем вам с выбором свай, установкой и др. Наши менеджеры всегда готовы проконсультировать по телефону: +7 (812) 219-18-18.

Также можете воспользоваться нашим калькулятором расчета свай для понимания ориентировочной цены, количества и расположения свай.

А еще можете посмотреть наш каталог свай, у нас есть все необходимые размеры свай.

Сколько составляет допустимая нагрузка на винтовые сваи?

Выбирая тип винтовых свай, учитывают их несущую способность, которая в свою очередь определяется диаметром стержня и площадью лепестковой подошвы.

Выбор элементов основания также зависит от прочности грунта под проектируемым сооружением.

О том, как взаимосвязаны эти элементы, можно узнать из настоящей статьи.

Определяющий критерий при выборе

Свайно-винтовой фундамент, как правило, используют при строительстве легковесных и малоэтажных сооружений. Такие опоры различаются между собой размерами и конфигурацией винтовой части.

Чтобы рассчитать несущую способность основания, нужно грамотно выбрать модель свай для строительства (обращают внимание на диаметр трубы и площадь лепестковой подошвы), а также количество конструктивных элементов.

Показатель несущей способности отражает, какой допустимый вес может выдержать каждая опора без потери функциональных качеств, учитывая возможные деформации грунта. Поэтому перед тем, как покупать сваи, нужно знать расчетное сопротивление почвы (определяется в результате геологических изысканий участка).

Читайте также:
Парящие потолки ? 120 фото натяжных с подсветкой по периметру, потолки из гипсокартона для зала нового поколения

Виды опор и параметры допустимой тяжести

На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.

Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:

Sп = 3,14 х R 2 , где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.

В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.

Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:

Диаметр ствола, мм Длина сваи, м Диаметр винта, мм Толщина стенки, мм Несущая способность одной сваи, т Назначение фундамента
54, 76 1,5–4 150–200 2–3 0,8–2,5 опоры для ограждений, беседок, террас
54–89 2–3 150–200 2–3 2,5–4 опорные стенки для борьбы с оползанием грунта
89–108 1,5–4 200–250 3–4 2–7 для уселения проблемных фундаментов
89–108 2–4 200–250 3–4 4–7 для усилия причалов
89–114 2–4 200–300 3–5 4–8 в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек
108–168 2–4 200–300 3,5–3 5–9 в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком

Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.

Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.

На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.

Определение прочностных характеристик грунта

Расчет допустимой нагрузки без точных данных о сопротивлении грунта будет недостоверным. При этом застройщик должен помнить, что на одном участке в пределах небольшой площади может быть несколько типов почвы.

Поэтому перед строительством сооружений I и II степени ответственности, в том числе жилых домов, необходимо заказать геологические изыскания застраиваемой площадки.

Альтернатива процедуры – самостоятельный анализ почвы. Для этого бурят в земле несколько шурфов, чтобы взять образцы для анализа.

Затем визуально или экспериментальным путем для каждого образца определяют тип почвы и выбирают из справочной литературы расчетное сопротивление грунта. Нормативный документ СП 22.13330.2016 содержит такие данные. Таблица ниже отражает значение искомых параметров для наиболее популярных грунтов в российских регионах:

Читайте также:
Ремонт натяжного потолка — самостоятельно устраняем распространенные проблемы
Тип почвы Расчетное сопротивление, кг/см 2
Пылеватые породы 2
Рыхлая почва с большим содержанием песка и глины 3,5
Песок мелкой фракции, гравий с глинистыми включениями 4
Галька с некоторым содержанием глины 4,5
Песок средней фракции 5
Глина, песок крупной фракции 6

Расчет допустимой тяжести

Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.

Формула для расчета:

  • N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см 2 );
  • Sп – площадь подошвы лепестка (см 2 );
  • Ro – сопротивление грунта (кг/см 2 );
  • yk – коэффициент надежности.

Коэффициент yk зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также достоверности результатов геологических изысканий участка:

  • yk = 1,7, если количество свай меньше 5;
  • yk = 1,4, если использовано до 20 опорных элементов;
  • yk = 1,2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.

Например:

участок строится на глинистом участке (Ro = 6 кг/см 2 ) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:

При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений Ro принимают yk = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:

N = (706 х 6)/1,7 = 2491 кг или 2,5 т.

Последствия неправильных рассчетов

Параметры опоры указаны в технической документации, а сопротивление почвы определяется опытным путем и здесь возможны ошибки.

При расчете максимальной нагрузки учитывают коэффициент надежности, чтобы нивелировать недостоверность выбранного сопротивления грунта.

В противном случае значение предельной нагрузки на фундамент будет неточным и застройщик может неправильно выбрать количество свай и шаг между ними.

Когда максимально допустимая нагрузка фундамента значительно превышает реальную массу проектируемой конструкции, то это приводит перерасходу финансовых и трудовых ресурсов. В противном случае основание получается ненадежным, что увеличивает риск крена сооружения, появления трещин в стенах, а также преждевременного износа фундамента.

Заключение

Один из ключевых этапов проектирования свайно-винтового основания – расчет допустимой тяжести на опоры.

Этот параметр зависит от размеров винтовой сваи, а также сопротивления грунта на участке. Зная, какой вес может выдержать один опорный элемент в заданных условиях, можно точно рассчитать требуемое количество стержней и выбрать шаг между ними.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

План свайного поля

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.

Читайте также:
Сетка штукатурная: разновидности и назначение

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, мм Диаметр лопасти, мм
89 250
108 300
133 350

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».

Читайте также:
Сделать мелкий ремонт в квартире своими руками

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

Грунт основания, определенный по итогам изысканий Rо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см 2
Галька с глиняными частицами 4,50
Гравий с глиняными частицами 4,00
Песок крупной фракции 6,00
Песок средней фракции 5,00
Песок мелкой фракции 4,00
Пылеватый песчаный грунт 2,00
Суглинки и супеси 3,50
Глины 6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения 1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению 1,00

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:

Читайте также:
Размер газоблока стандарт для строительства дома

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.

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.

Читайте также:
Насыпные полы Кнауф: характеристики, недостатки, технология по укладке

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.

Нагрузка на винтовые сваи

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.

Нагрузка на винтовые сваи

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.

Нагрузка на винтовые сваи

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.

Читайте также:
Самодельный рукомойник на дачу

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 в таблицах

Винтовые сваи часто используются для возведения фундамента на ослабленных, структурно-неустойчивых почвах, а также во время строительства при низких температурах.

Самым важным показателем при выборе металлических конструкций является их несущая способность, обеспечивающая прочность и устойчивость постройки. При этом учитывается глубина погружения лопасти, тип грунта и характер нагрузки на сваю.

В таблицах приведены параметры, позволяющие правильно выбрать винтовые сваи с учетом их диаметра.

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 57 мм (с диаметром лопасти 200 мм и длиной ствола 2 м)»:

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд.*, тугопл.** глины

Пески гравелист.*****, крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 76 мм (с диаметром лопасти 200 мм и длиной ствола 2 м)»:

Читайте также:
Поделки из дерева своими руками

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд., тугопл. глины

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 89 мм (с диаметром лопасти 250 мм и длиной ствола 2 м)»:

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд., тугопл. глины

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 108 мм (с диаметром лопасти 300 мм и длиной ствола 2 м)»:

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд., тугопл. глины

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 133 мм (с диаметром лопасти 350 мм и длиной ствола 2 м)»:

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд., тугопл. глины

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Таблица «Несущая способность винтовой сваи диаметром 159 мм (с диаметром лопасти 550 мм и длиной ствола 2 м)»:

Глубина погружения лопасти, м

Характер нагрузки

Грунт

Твердые, полутверд., тугопл. глины

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд., тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Глины твердые, полутверд. и тугопл.

Пески гравелист., крупные

Пески средней крупности

Примечание к таблицам:

А – выдергивающая

В – сжимающая

С – знакопеременная

* — полутвердые глины и суглинки с показателем текучести 0≤IL ≤0,25

**— тугопластичные глины и суглинки с показателями текучести 0,25 < IL ≤0,5

***— мягкопластичные глины и суглинки с показателями текучести 0 ≤ JL ≤ 1,00

**** — текучепластичные глины и суглинки с показателями текучести 0,75 < JL ≤ 1,00

***** — гравелистые пески, состоящие из песчинок размеров 0.25 – 0.5 мм

******— несущая способность, то есть возможность винтовой сваи выдерживать определенную нагрузку и при этом нормально функционировать

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: