Какую нагрузку могут выдержать винтовые сваи: несущая способность
Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать 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.
Последовательность действий
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.
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:
- Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
- С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
- 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.
Учет надежности 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:
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:
- 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.
- 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.
- Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.
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.
Определение максимальных возможностей
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:
- Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
- Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
- Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.
В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:
- Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
- После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
- 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.
Зависимость от размеров
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:
Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.
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.
Винтовые сваи: несущая способность зависит от размеров конструкции, ее диаметра и длины. При расчете допустимой нагрузки важно учитывать особенности грунта.
Источник: resforbuild.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Правила расчета винтовых свай
- Несущая способность винтовых свай
- Основные правила расчета свайно винтового фундамента
Расчет фундамента на винтовых сваях — это один из ключевых моментов проектирования строительства. После выполнения расчета составляется схема расположения винтовых свай. Выполнять расчет можно только после составления планировки дома и всех его пристроек. Кроме того, нужно заранее определиться и с используемыми материалами для возведения строения. Очень важно учитывать тип грунта, на котором будет строиться дом.
Схема устройства фундамента на сваях.
При самостоятельном выполнении расчета можно воспользоваться уже выведенными табличными значениями. Однако точность таких данных будет приблизительной, так как подобные таблицы могут не учитывать некоторых факторов. Поэтому для более точных результатов рекомендуется проводить индивидуальные вычисления.
Несущая способность винтовых свай
Свайный фундамент, как единая конструкция, должен обладать достаточной несущей способностью, чтобы выдержать нагрузку, которую оказывает на него само строение и дополнительные факторы.
Каждая свая фундамента должна быть способна выдержать определенный вес.
Виды свай для разных типов грунта.
Каждый элемент фундамента на винтовых сваях представляет собой металлоконструкцию из стальной трубы с лопастями в нижней части. Они должны быть изготовлены строго определенной формы, в противном случае конструкция не будет достаточно прочной. Лопасти способны предотвратить вырывание труб из грунта.
Оптимальные параметры подобных металлоконструкций — это 11 см (или 108 мм, что встречается чаще) диаметр и 2,5 м длина. Толщина металла должна составлять 5 мм. Именно такие параметры позволяют получить наиболее оптимальную опору. Изготовление фундамента на таких опорах позволяет возводить любые конструкции, достаточно только провести несложные вычисления для определения необходимой несущей способности опор и их оптимального количества.
Основные правила расчета свайно винтового фундамента
Начинать вычисления необходимо с определения веса будущего строения. Эта величина показывает суммарный вес стен, перекрытий, балок, кровли, дверей и окон, мебели, сантехники, жильцов и всего того, что будет находиться в доме вплоть до гостей. Для этих вычислений можно воспользоваться данными о весе и толщине используемых материалов, которые предоставляют производители. Эти технические показатели могут облегчить расчет винтовой конструкции.
В качестве примера приведем вычисление веса для небольшого дома (с площадью 20 м²) из бруса 15х15 см высотой 3 м. Если планировка дома предусматривает 4 стены и 2 перегородки, то вес бруса составит 600 кг. Примерная нагрузка, которую создают потолок, пол и мебель на 1 м², составляет 100 кг. Используя эти данные, выполните следующие вычисления: 0,15*0,15*600*(30*3+3*20)+100*20=3620 кг.
Схема внецентренно нагруженного свайно-винтового фундамента с трапециевидной эпюрой давления под ростверком.
Следующий этап — определение снеговой нагрузки, то есть веса того снега, который может лежать на крыше. При этом очень важно учитывать регион, для которого ведется расчет, и интенсивность осадков в нем. Средняя снеговая нагрузка составляет 180 кг/м². То есть для дома площадью 20 м² она составит: 180*20=3600 кг.
Далее определите ветровую нагрузку. Для ее вычисления нужно площадь строения умножить на сумму его высоты, умноженной на 15, и числа 40. То есть в рассматриваемом примере получим: 20*(40+15*3)=1700 кг.
Как правило, начинающие строители допускают одну и ту же ошибку при расчете нагрузки на винтовой фундамент, не учитывают динамические нагрузки. Ее среднее значение — 350 кг/м².Точное определяется в зависимости от типа грунта, на котором ведется строительство. Для дома в 20 м² динамическая нагрузка составит: 20*350=7000 кг.
Далее необходимо сложить все полученные значения, чтобы определить общую нагрузку на винтовые сваи. Получится: 7000+1700+3600+3620=15920 кг. Строительство дома площадью 20 м² может быть выполнено на 9 или на 12 сваях. Лучше выполнить большее количество опор, чтобы нагрузка распределялась более равномерно. Если вы остановитесь на 12 сваях, то нагрузка на каждую составит: 15920/12=1326 кг. Желательно закладывать винтовые сваи с большей несущей способностью, например 1400 кг, чтобы перестраховаться и создать запас для экстремальных нагрузок.
Таким образом, самостоятельно рассчитать свайный фундамент не сложно. Очень важно при этом учитывать все нагрузки, которые оказываются на основу здания.
Расчет винтовых свай может быть выполнен самостоятельно. Индивидуальный расчет позволяет получить более точные данные. Учитывайте все нагрузки, оказываемые на фундамент.
Источник: moifundament.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
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
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.
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.
Несущая способность винтовых свай – расчет по двум основным показателям Возведение даже легкой постройки, не говоря уже о капитальном доме, должно сопровождаться проектной документацией. Особое
Источник: semidelov.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Расчет несущей способности винтовых свай
Преимущества винтовых свай значительно расширяют возможности строительства – здания можно возводить при любой погоде, на слабых и подтопляемых грунтах. При планировании свайного фундамента в первую очередь опираются на значение несущей способности винтовых изделий. Именно этот параметр определяет суммарную нагрузку, которую сможет выдержать опора возводимого строения.
Таблица значение нагрузки, которую может вынести каждый тип грунта
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.
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.
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.
Сфера применения винтовых изделий
Применение свайно-винтовых изделий в различных отраслях жизнедеятельности человека имеет широкий диапазон:
- возведение опор под линиями электропередач;
- наружная реклама;
- проведение спортивных мероприятий (установка больших мониторов, прочих высотных конструкций);
- строительство мачтовых сооружений;
- возведение всевозможных хозяйственных сооружений;
- расширение дома за счет строительства дополнительных помещений;
- работы в условиях высокой влажности (подземные сооружения, мосты, портовые пристани и т.д.);
- дополнительное укрепление бетонных фундаментов.
Важно: на расчет предельной нагрузки на опору оказывают влияние не размеры самих изделий, а площадь их подошвы и несущие возможности грунта.
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:
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).
Как определить несущую силу почвы и каждой сваи
Расчет несущей силы каждого типа грунта уже давно произведен. Результаты точных геологических и инженерных изысканий сведены в таблицу, представленную в тексте (таблица 1).
Зная нагрузку, которую способен принимать на себя грунт и площадь сваи, можно выполнить расчет несущей способности винтового изделия 89 или 108. Для примера возьмем тип почвы – глина.
1) диаметр винтового элемента равен 30-ти см, площадь для этого примера рассчитана ранее и составляет 706,5 кв. см;
2) из таблицы несущих возможностей почвы возьмем значение для глинистой структуры – 6 кг/кВ. см;
3) перемножаем цифры и получаем результат 4,2 тонны.
Расчет нагрузки показал, что определенная свая (89, 108 или 133) при погружении в глинистый грунт выдержит нагрузку, не превышающую 4,2 тонн. При условии заглубления 200-250 см.
Строительство домов на неровном ландшафте
Для определения суммарной нагрузки на будущий фундамент необходимо произвести расчет для одного свайного элемента и умножить на число свай 108 (или иных, используемых по проекту моделей).
Важно: винтовая свая 108 расшифровывается как свайный элемент с 108-мм сечением стальной трубы-стержня.
Популярность свайно-винтового фундамента объяснима: высокий уровень прочности, долговечности и доступный бюджет строительства. Винтовые изделия можно использовать на сложных грунтах.
Источник: rfund.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Несущая способность винтовых свай
На сегодняшний день винтовые сваи применяются при возведении сооружений на ослабленных грунтах, а так же если есть необходимость проводить строительные работы в зимний период, когда устройство обычных бетонных фундаментов невозможно из-за промерзания грунтов.
Для надёжности сооружения на нестабильных грунтах большое значение имеет несущая способность винтовых свай, которая обеспечивает запас прочности и устойчивости всей постройки. Целесообразно применять винтовые сваи на грунтах в районах с вечной мерзлотой, в заболоченных местах или при строительстве в зимний период, когда грунт сильно промёрз. На таких территориях обычные фундаменты либо дают трещины и усадки из-за деформации влажных грунтов, либо подвержены пучению под действием мёрзлых почв. Высокая несущая способность винтовых свай в данном случае объясняется возможностью хорошо заглубить их в почву и тем самым уменьшить отрицательное влияние неблагоприятных грунтовых оснований на фундамент.
Несущая способность винтовых свай зависит от площади опоры
Особенности строения винтовых свай
Что же такое винтовые сваи? По сути это трубы из стали с винтовыми лопастями на заострённом конце. Отличная несущая способность винтовых свай обеспечивается благодаря использованию бесшовных цельнотянутых стальных труб. Отсутствие шва на корпусе сваи делает её менее уязвимой для коррозионных процессов. Толщина стенок труб, используемых в конструкции сваи, составляет 4-7 мм. На строительном рынке можно встретить сваи различной длины, но самые короткие изделия выпускаются длиной не меньше метра.
Благодаря винтовому наконечнику с лопастями облегчается монтаж сваи. Кроме этого существенно возрастают показатели сопротивления сваи сжатию и выдёргиванию. Обычные сваи необходимо бетонировать, а винтовые сваи используются без этого, что существенно уменьшает расходы на фундаменты.
Винтовые сваи: нюансы монтажа
В зависимости от габаритов одной опоры и масштабов сооружения в целом винтовые сваи могут устанавливаться двумя способами:
Несущая способность винтовых свай не зависит от выбранного способа установки. В обоих случая установка происходит по принципу закручивания сваи в землю наподобие шурупа. Это возможно благодаря наличию винтовых лопастей на заострённом конце сваи.
Однако в некоторых случаях, чтобы не пострадала несущая способность винтовых свай, выполняется их установка с некоторыми особенностями:
- Если монтаж сваи выполняется в грунт, где есть прослойки твёрдых пород, или в мёрзлые почвы, то необходимо произвести бурение лидерной скважины. Только после такой предварительной подготовки почвы в скважину вкручивается свая.
- Для свай, находящихся в заводненных почвах, нужно предусмотреть защитные антикоррозионные мероприятия. С этой целью в тело ствола сваи заливается бетонный раствор. Данная процедура поможет уменьшить коррозию трубы изнутри, а несущая способность элемента станет ещё выше.
- Чтобы увеличить несущую способность свай длиной больше двух метров, необходимо выполнить их дополнительное армирование.
Важно: расчётная несущая способность винтовых свай обеспечивается только при условии их правильного монтажа. Любые отступления от технологического процесса в ходе монтажа могут привести к снижению прочности всего фундамента. Только профессионал может выбрать правильный способ монтажа в зависимости от характеристик грунта и особенностей рельефа.
Достоинства и недостатки винтовых свай
То, что отличная несущая способность винтовых свай является их главным достоинством, – мы уже поняли. Но кроме этого есть и другие преимущества таких конструкций основания:
- Отсутствие потребности в подготовке территории. Нет необходимости рыть котлован, как при устройстве ленточных бетонных фундаментов. Не нужно проводить осушительные и подготовительные мероприятия с почвами на территории строительства.
- Процесс монтажа свайных фундаментов занимает намного меньше времени, чем другие подобные технологии устройства оснований.
- Конечно, назвать фундамент на винтовых сваях самым дешёвым нельзя. Однако такая большая несущая способность винтовых свай позволяет существенно сэкономить средства на сооружении различных вспомогательных сооружений, поскольку винтовые сваи используются сами без каких либо дополнительных укрепляющих средств.
- Высокая эффективность винтовых свай позволяет использовать и нагружать их сразу же после монтажа в отличие от бетонных фундаментов, которым нужен длительный срок на набирание прочности.
- Антикоррозионное покрытие труб винтовых свай обеспечивает их безопасную эксплуатацию даже в условиях повышенной влажности грунтов. Причём несущая способность винтовых свай в таких условия нисколько не пострадает, чего нельзя сказать о других видах оснований.
- Установка винтовых свай позволяет сэкономить время и технику. Например, для устройства блочных фундаментов по монолитным железобетонным лентам потребуется нанимать технику для рытья траншей или котлованов, ставить опалубку, сваривать арматуру, замешивать и заливать бетон, нанимать кран для монтажа бетонных блоков, выполнять другие вспомогательные работы. Всё это не нужно при устройстве свайных фундаментов, достаточно лишь нанять строительную технику с гидравлическим оборудованием.
Из недостатков винтовых свай можно перечислить следующее:
- Если винтовые сваи устанавливаются в твёрдый грунт, то есть риск, что антикоррозионное покрытие будет повреждено. Это в дальнейшем может привести к разрушению стального корпуса. В результате этого несущая способность винтовых свай будет снижена.
- Если установка свайного поля производится вблизи мест размещения электрических подстанций или прохождения железнодорожных путей электропоездов, где в грунте могут скапливаться блуждающие токи, то это может приводить к деградации металла и снижению несущей способности винтовых свай.
Область использования
Высокая несущая способность винтовых свай и минимум расходов на их монтаж способствуют тому, что область применения данных оснований довольно широка:
- Винтовые сваи являются отличными основаниями для ЛЭП, рекламных бигбордов, различных мачт.
- При возведении каркасных зданий использование винтовых свай как нельзя кстати. При строительстве временных хозяйственных построек каркасного типа (теплиц, бытовок, сооружения ангаров) логичней использовать свайные фундаменты, чем массивные и дорогостоящие бетонные основания.
- Если выполняется реконструкция дома или достройка к нему, то используя фундамент на сваях, мы убережём смежные конструкции от разрушений, которые могут быть вызваны вибрациями при устройстве оснований другого типа.
- При проведении строительных работ на обводнённом грунте (мосты, пристани и т.п.) винтовые сваи просто незаменимы.
- Высокая несущая способность винтовых свай может использоваться и во вспомогательных целях, например, для укрепления бетонного основания.
Несущая способность винтовых свай влияет на выбор элемента
От чего зависит несущая способность винтовых свай?
Несущая способность винтовых свай зависит от двух факторов:
- площади подошвы винтовой сваи;
- значения несущей способности грунта.
Бытует ошибочное мнение, что несущая способность винтовых свай зависит от прочности самого свайного элемента и его габаритов. Эти показатели не имеют никакого значения для несущей способности элемента.
Определение площади подошвы сваи
Навинченная на конец опоры лопасть в виде винта не только облегчает вкручивание элемента в почву, но и выполняет функции трамбовки грунта, поскольку лопасти сдавливают землю во время заглубления. После монтажа винтовая часть сваи выполняет функции свайной подошвы, на которую приходится вся нагрузка. Площадь этой свайной опоры мы и будем вычислять, ведь от неё зависит несущая способность винтовых свай.
Поскольку опорная плоскость подошвы фактически есть окружность, то необходимо вычислить её площадь, которая образуется винтовой лопастью. Для этого используем формулу: S=πR². В данном случае радиусом является расстояние от оси свайного элемента до наиболее удалённой точки на краю винтовой лопасти. Если вы не хотите производить никаких сложных расчётов, то можете использовать данные из таблиц. Они есть для всех заводских винтовых свай, неважно, какой завод (Украины и России) их производит.
Пример: для свайного элемента 108 нормированный диаметр равен 30 см. Это значит, что длина от оси ствола до крайней точки на винте (искомый радиус) равна 30_2=15 см. Следовательно, площадь опорного элемента сваи равна: 3,14х15 см=706,5 см².
Вычисляем несущую силу грунта
Несущая способность винтовых свай взаимосвязана с таким же показателем грунта. Чтобы найти несущую силу грунтов, необходимо воспользоваться данными инженерно-геологических изысканий, в результате которых будет определён состав почвы. Далее необходимо использовать таблицу, отображающую зависимость несущей возможности от типа грунта (находим в нужном нам столбце).
Несущая способность винтовых свай зависит от такого же показателя грунта
Пример: если в результате изысканий обнаружено, что на участке строительства находится песок, то согласно таблице несущая сила грунта равна 15 кг/см². Суглинки (мягкопластичная почва) способны нести не больше 5,5 кг/см², а вот глина понесёт не более 6 кг/см².
Несущая способность винтовой сваи: расчёт
Несущая способность винтовых свай находится путём умножения площади опоры на несущую силу грунта. Рассмотрим этот расчёт на примере винтовой сваи 133, погружённой в глинистую почву:
- Сначала найдём площадь опоры. Используя табличные данные, узнаём, что диаметр винта равен 30 см, таким образом, площадь подошвы равна: 15х15х3,14=706,5 см².
- Теперь воспользуемся таблицей, чтобы определить несущую возможность грунта. Для глинистых почв она равна 6 кг/см².
- Теперь находим несущую способность свайных элементов: 706,5х6=4,2 т.
Вывод: один свайный элемент модели 133, с глубиной погружения в глинистую почву на 2-2,5 м, может выдержать нагрузку в 4,2 т.
Как учесть надёжность конструкции при расчётах?
Однако описанный в середине статьи расчёт является приближённым. В нём не учитывается показатель запаса прочности деталей. Для этого необходимо произвести итоговый расчёт по формуле: N=F/Y, где N – искомая нагрузка, F – её приближённое значение, полученное вышеописанным способом расчёта, Y – коэффициент запаса прочности. Последний показатель зависит от правильности расчётов и числа свайных элементов. Его подбор осуществляется по таким параметрам:
- при числе элементов равном 5-20 шт, коэффициент составляет 1,75-1,4 (в данном случае должен использоваться низкий ростверк на подвесных опорах);
- коэффициент 1,25 используется при проведении испытаний на эталонном свайном элементе и является приблизительным;
- для проведения более точных испытаний используется коэффициент равный 1,2.
Пример: в продолжение нашего расчёта для свайного элемента модели 133 найдём уточнённую несущую способность: 4,2/1,2=3,5 т. Этот показатель будет использоваться при проведении точных инженерно-геологических исследований. Если же используются усреднённые табличные показатели, то искомая величина равна 4,2/1,75=2,4т.
Винтовые сваи: габариты
Определяем максимальную несущую способность одного свайного элемента
Чтобы найти максимальную несущую способность одного свайного элемента, потребуются сразу несколько данных. Для наглядности возьмём следующие показатели:
- Установка свай будет выполняться на песчаных грунтах с несущей способностью 15 кг/см².
- Используется опора модели 219 с диаметром подошвы 600 мм.
- Поскольку у нас будут использоваться не больше пяти свай в поле, а несущая способность грунта определена точно, используем коэффициент равный 1,75.
Максимальную несущую способность вычисляем следующим образом:
- Находим площадь опоры винтовой сваи: 30х30х3,14=2826 см².
- Вычисляем приближённый показатель несущей способности: 2826х15=42,4 т.
- Теперь определяется точная несущая способность винтовых свай: 42,4х1,75=24,23 т.
Вывод: несущая способность одного элемента винтовых свай с диаметром опоры 300 мм составляет чуть больше 24 тонн. То есть допустимые нагрузки (вес стен, перекрытия, мебели и т.п.) на опоры при такой глубине залегания не должны превышать 24 тонны.
Как видите, правильно рассчитанная несущая способность винтовых свай гарантирует, что наш фундамент выдержит вес перекрытий, стен, ветровую и снеговую нагрузку.
На сегодняшний день винтовые сваи применяются при возведении сооружений на ослабленных грунтах, а так же если есть необходимость проводить строительные раб
Источник: mainstro.ru
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Станьте первым!