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 – 490см2;
- 108мм –706см2;
- 159мм – 1590см2;
- 325мм – 9567см2 (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/см2) 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/см2. Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см2.
- 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.
Расчеты несущей способности винтовых свай 89мм, 108мм, 133мм: таблицы нагрузок
На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.
Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.
| Диаметр, мм | Н/С, т | Длина опоры, м |
| 89,0 | 4 | 2,5 |
| 108,0 | 7 | 2,5 |
| 133,0 | 8,5 | 2,5 |
Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.
Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:
- диаметры ствола и лопастей;
- длина свайной конструкции;
- характеристики грунта.
Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:
- H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
- F — «чистая» нагрузка;
- уk — поправочный коэффициент.
Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:
- Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
- Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки. Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.
- Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.
Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.
Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.
Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.
| Диаметр столба, мм | Диаметр лопасти, мм | Длина, м | Вес, кг | Толщина стали (ствол), мм | Толщина стали (лопасть), мм |
| 89,0 | 250,0 | 3,0 | 24,1 | 3,0-3,5 | 4,0 |
| 108,0 | 300,0 | 3,0 | 34,9 | 3,5-4,0 | 5,0 |
| 133,0 | 350,0 | 3,0 | 44,6 | 4,0-4,5 | 5,0 |
При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности. Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:
- глинистые почвы и суглинки — 135 см;
- песчаные — от 164 до 176 см;
- каменистые — 200 м.
Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.
Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.
| Тип грунта | Rо на глубине 150 см и более, кг/см2 |
| Галька с включениями глины | 4,5 |
| Гравелистый с включениями глины | 4,0 |
| Песчаные почвы (крупная фракция) | 6,0 |
| Песчаные почвы (средняя фракция) | 5,0 |
| Песчаный (мелкая фракция) | 4,0 |
| Пылеватый песок | 2,0 |
| Глинистые почвы и супеси | 3,5 |
| Вязкие глинистые почвы | 6,0 |
| Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением) | 1,5 |
| Насыпной грунт (без уплотнения) | 1,5 |
Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание. Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.
Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.
Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).
| Тип почвы | Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см | |||
| 150 | 200 | 250 | 300 | |
| мягкопластичная лессовая | 2200 | 2900 | 3600 | 4300 |
| полутвердые глинистые | 4700 | 5400 | 6000 | 6700 |
| тугопластичные глинистые | 4200 | 4900 | 5600 | 6300 |
| мягкопластичные глинистые | 3700 | 4400 | 5000 | 5800 |
| полутвердый суглинок | 4400 | 5100 | 5800 | 6500 |
| тугопластичная суглинистая | 3900 | 4600 | 5300 | 6000 |
| мягкопластичная суглинистая | 3500 | 4200 | 4800 | 5500 |
| песчаные (крупная и средняя фракция) | — | 9700 | 10400 | 11100 |
| песчаные (мелкая фракция) | — | 6300 | 700 | 7700 |
| пылеватый песок | — | 4900 | 5600 | 6300 |
Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж. Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.
Расчет свайно-винтовых фундаментов, нагрузка и расчеты
Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?“
Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.
Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:
| Тип винтовой сваи | Нагрузка на сваю не менее, тн |
| СВЛ-57 | 1 |
| СВЛ-76 | 2 |
| СВЛ-89 | 2,5 |
| СВЛ-108 | 5 |
| СВЛ-133 | 8 |
| СВЛ-159 | 15 |
| СВЛ-219 | 20 |
| СВЛ-325 | 30 |
Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.
Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.
Расчет свайно-винтовых фундаментов
Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:
- прочности материала свай и свайных ростверков;
- несущей способности грунта основания свай;
- несущей способности оснований свайных фундаментов;
- если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.
Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:
- осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
- перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.
Особенности процесса проектирования свайного фундамента
Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:
- при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
- фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
- расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
- снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
- коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
- грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
- глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
- винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
- 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
- 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.
Пример расчета свайно-винтового фундамента 2-х этажного дома с размером 6х8 метров
Рассмотрим пример расчета фундамента из винтовых свай при строительстве 2-х эт. дома площадью 6000х8000 мм. У него будет сооружаться пологая крыша и 1 внутренняя несущая стена. Ставится этот дом на глинистой почве с несущей способностью в 4,5 кг/см².
Математические расчеты следующие:
- площадь кровли дома – 50 м²;
- площадь чердака – 50 м²;
- площадь для перекрытий 1-го и 2 этажа – 100 м²;
- площадь всех внешних стен – 160 м²;
- площадь несущей внутренней стены – 50 м²;
- периметр фундамента – 34 м.
В результате получаем следующие данные по нагрузкам на фундамент:
- при использовании плосского шифера для кровли, ее вес составит 2,5 тонны;
- вес чердачного перекрытия – 3,5 тонны;
- перекрытий для этажей – 10 тонн;
- вес внешних стен – 16 тонн;
- вес внутренних стен – 5 тонн;
- ростверка + сваи – 3 тн;
- полезная нагрузка (мебель, оборудование, примерное количество проживающих) – 26 тонн;
- вес снега – 5 тонн (из справочника региона);
- итого общий вес всего строения – 71 т.
При получении данных нужно пользоваться специальными справочными данными и нормами, которые зависят от материала, применяемого в строительстве дома.
Теперь почитаем сколько составит расчетная нагрузка, для этого, к общему весу сооружения прибавляем 30%, в результате получаем 92,3 тонны. Шаг винтовых свай под внутренней несущей стеной должен быть на 30% больше, чем для внешних стен.
Согласно всем полученным данным, одна винтовая свая СВЛ-108 с литым наконечником, будет иметь несущую способность в 4,65 тонн, а общее количество свай для фундамента 2-х этажного дома площадью 48м2 составит 20 шт.
Какую нагрузку выдерживает винтовая свая — как рассчитать максимальные нагрузки, таблица
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:
- Параметры сваи.
- 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 |
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.
- Загородное строительство: 57 мм, 76 мм, 89 мм, 108 мм, 133 мм.
- Промышленное строительство: 159 мм, 219 мм, 325 мм.
Нагрузка на винтовые сваи: допустимая тяжести в зависимости от вида опор, как определить характеристики грунта и сделать правильный расчет
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).
Описание изделий и нюансы их монтажа
Под винтовыми сваями понимаются стальные трубы, имеющие заостренный конец и винтовые лопасти для вворачивания в грунт.
Отсутствие каких-либо швов у свай объясняет их высокую прочность и незначительную подверженность коррозии. Стенки трубы могут иметь различную толщину – обычно эта цифра находится в диапазоне от 4 до 7 мм.
Строительный рынок предлагает потребителю сваи любой длины, минимальная – 1 м.
Предназначение винтового наконечника не ограничивается монтажной функцией, лопасти препятствуют выталкиванию изделия грунтом. Невинтовой вариант свай требует бетонирования, в то время как изделия с нарезанной резьбой нет нужды закреплять в структуре почвы. Это позволяет снизить себестоимость работ по возведению фундамента.
Как покрыть крышу гаража профлистом своими руками пошагово
Габариты фундамента и масштабы проекта являются теми факторами, которые определяют выбор технологии установки винтовых свай:
- вручную;
- с привлечением гидравлической спецтехники.
Работы по ввинчиванию свай
Метод монтажа не влияет на показатель несущей способности изделий. При любом сценарии трубы вворачивают в землю наподобие шурупа. Но для повышения прочности будущего фундамента монтаж винтовых изделий требует соблюдения ряда правил:
- 1) в мерзлом или имеющем включения твердых горных пород грунте предварительно необходимо сделать скважину буровой установкой. Это лидерное отверстие облегчит строительство и не повредит несущей способности будущего основания;
- 2) на заболоченных и часто подтопляемых почвах очень важно провести ряд антикоррозийных мероприятий. Сначала тело трубы внутри заливают бетонным раствором, потом обрабатывают стальную поверхность снаружи любым гидрофобным составом;
- 3) важная задача – повышение прочностных характеристик 2-метровых свай, их укрепляют изнутри арматурой.
Расчет несущей способности свай производится для идеальных условий монтажа. Даже небольшие отступления от технологии установки – отступления по прочности готовой конструкции. Важно правильно оценить структуру грунта и наметить точную последовательность рабочих операций.
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 R2, 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.
Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай
Основание свайного типа положительно зарекомендовало себя при строительстве объектов в местностях с проблемным грунтом:
Монолитное строительство многоэтажных домов технология
- насыщенным глиной;затопляемым;подвижным.
Свайная основа позволяет обеспечить постройку зданий на наклонной местности, а также при перепадах высоты по площади стройплощадки.
При осуществлении строительства в промышленных масштабах должны выполняться инженерно-геодезические мероприятия с бурением скважин и извлечением проб почвы. Глубина бурения для различных видов зданий определяется индивидуально.
Геодезические исследования включают:
- лабораторный анализ грунта;определение уровня грунтовых вод.
Указанные работы осуществляются специалистами геодезических организаций и стоят достаточно дорого. При возведении частного строения необязательно пользоваться услугами профессиональных геодезистов. Можно самостоятельно проанализировать характер почвы.
Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований
Для этого необходимо провести экспериментальное закручивание:
- углубиться в грунт буром на 0,5–0,8 м ниже нулевой отметки;визуально оценить состояние почвы в лопастях бура;определить возможную глубину вкручивания.
В таблицах справочников систематизирована информация по характеру, глубине промерзания и влажности грунта для различных регионов. До начала работ по исследованию грунта следует уточнить глубину расположения подземных инженерных коммуникаций.
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:
| Тип почвы | Расчетное сопротивление, кг/см2 |
| 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 |
Как определить площадь свайной подошвы
Лопасти при ввинчивании в грунт, сдавливают его пласты и осуществляют почвенное уплотнение. Когда свая установлена, она начинает играть роль подошвы и воспринимает на себя нагрузку здания. Для расчета нагрузки, которую могут выдержать опоры-трубы, нужно вычислить площадь подошвы каждого изделия.
Вычисляемая площадь представляет собой окружность, и образуемая винтовой лопастью фигура – круг. Расчет основан на формуле:
S=πR².
Значение радиуса в данном случае равно удалению самой крайней точки на лопасти винта от оси сваи. Обычно завод-изготовитель винтовых изделий снабжает свою продукцию готовыми таблицами, в которых указана площадь подошвы каждого вида изделий.
Заводские сваи с остроконечной лопастью
Расчет: нормированным диаметром для сваи 108 является значение в 30 см. Получается, что радиус составляет ½ диаметра, или 15 см. Используя вышеупомянутую формулу для определения площади круга, получается 706,5 кв. см (3,14*15).
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 = (Sп x Ro)/yk, где
- N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см2);
- Sп – площадь подошвы лепестка (см2);
- Ro – сопротивление грунта (кг/см2);
- 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/см2) 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:
Sп = 3,14 х (30/2)2=706 (см2).
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.
Фундамент на винтовых сваях – расчет количества свай
Укрупненный расчет количества винтовых свай производится с учетом следующих показателей:
- диаметра рабочей части спирального наконечника;нагрузочной способности каждой опоры;суммарной нагрузки, передаваемой зданием.
- Разделив суммарную весовую нагрузку строительного объекта на предельный вес, который способна воспринимать одна свая, получаем необходимое количество опорных колонн.
- Свайная основа может быть сконструирована из одних опор, по которым укладывают нижнюю обвязку строения
- При выполнении точных вычислений специалисты учитывают дополнительные моменты:
- уровень ветровых нагрузок;глубину грунтовых вод;вид применяемых свай.
После определения потребности в свайных опорах разработайте чертеж и равномерно расположите опорные элементы по периметру строения.
При этом соблюдайте приведенные рекомендации:
- обязательно расположите опорные колонны в угловых зонах здания под капитальными стенами;разместите опорные элементы в зоне пересечения несущих перегородок с внешними стенами;соблюдайте между опорными колоннами равный интервал, который не должен превышать 2–3 м;предусмотрите спиральные сваи по контуру пристроек, под фундаментами печей, а также по периметру террас.
Правильно выполненный эскиз фундамента на спиральных опорах позволит избежать непредвиденных ошибок при выполнении монтажных работ.
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.
Плюсы и минусы винтовых свайных изделий
Ключевая положительная черта винтовых свай – их высокая несущая способность. Помимо этого, у изделий из стали имеются и иные преимущества:
- монтаж фундаментных элементов выполняется без всякой подготовки территории – надобности в выемке пластов почвы, проведении осушительных работ и иных манипуляций нет;
- скорость строительства выгодно отличается от устройства, например, ленточного или плитного основания;
- отсутствует необходимость дополнительного укрепления свайных винтов, что делает бюджет проекта вполне приемлемым;
- ввинченные сваи можно нагружать сразу после завершения установки;
- покрытие труб антикоррозийными средствами позволяет строить фундаменты даже в болотистых местностях, что широко используется возведении ЛЭП при прокладке электротрасс;
- из специальной техники требуется лишь один вид, оборудованный гидравликой. При устройстве блочного фундамента требуется экскаватор, кран, техника для перемещения подъемного механизма и транспорт для вывозки грунта из котлована.
Внешний вид изделий
Винтовые сваи не лишены и своих недостатков:
1) при монтаже изделий в очень твердые слои грунта антикоррозийное покрытие может повредиться, что вызовет их постепенное поражение коррозией. Результат очевиден – сокращение значения несущей способности фундамента;
2) монтаж винтовых изделий вблизи электроподстанций и маршрутов электричек сопряжен с определенным риском — в структуре грунта вблизи таких объектов скапливается блуждающий электроток, который приводит к деградации стали и снижению прочности основания.