Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи

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.

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

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:
Тип винтовой сваи Нагрузка на сваю не менее, тн
СВЛ-571
СВЛ-762
СВЛ-892,5
СВЛ-1085
СВЛ-1338
СВЛ-15915
СВЛ-21920
СВЛ-32530

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.

  • 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.

2. Несущие свойства грунта

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

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

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

Таблица 1 – Зоны, характеризующие состояние грунтового основания под нагрузкой

Состояние грунтового основания под нагрузкой

Зона 1. После начала приложения нагрузок

Деформации увеличиваются по линейному закону (с постоянной скоростью)

Грунт находится в фазе уплотнения, развитие зон пластических деформаций отсутствует

Зона 2. Поддерживается постоянная скорость нагружения

График принимает криволинейные очертания, деформации происходят с ускорением

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

Зона 3. Увеличение нагрузок не происходит

Деформации продолжают прирастать

Предельное равновесие нарушено, нагрузка превышает несущую способность основания

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

Таблица 2 – Расчетные сопротивления песков R0

Значения, R кПа, в зависимости от плотности сложения песков

Таблица 3 – Расчетные сопротивления глинистых (непросадочных) грунтов R0

Коэффициент пористости, е

Значения R, кПа, при показателе текучести грунта

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

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

От чего зависит допустимая нагрузка

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

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

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

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

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

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

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

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

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

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

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

Диаметр винтовой сваи, ммДиаметр лопасти, мм
89250
108300
133350

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также:  Как правильно постелить “Пеноплекс” на уже существующую стяжку?

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.


Находим неоптимизированную несущую способность:

Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

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

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


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.

Обвязка винтовых свай

Очень важно в нестабильных грунтах производить обвязку фундамента на винтовых сваях. В зависимости от требований по нагрузке на винтовые сваи оказываемых строением производится обвязка винтовых свай швеллером или обвязка винтовых свай уголком.

Для улучшения качества фундамента и гарантированного временного интервала в процессе эксплуатации необходимо производить работы по обвязке свайного поля металлическими деталями ( создание силового каркаса ). Усиление свайного поля необходимо при большой высоте винтовых свай от поверхности грунта, нестабильных, насыщенных водой грунтах ( особенно болотистых и торфяниках ), на участках с большим уклоном, при строениях с большой нагрузкой.

Необходимо учитывать максимальную нагрузку на винтовую сваю и оставлять необходимый запас. Особенно справедливо в регионах с большим количеством осадков в зимнее время ( снеговая нагрузка ) и частыми температурными перепадами от минуса к плюсу ( оледенение кровли ).

Какие ошибки могут быть допущены при устройстве свайно-винтовых фундаментов и конструкций на их основе?

Несущая способность винтовых свай

Винтовая свая (ВС) способна выдерживать значительные осевые нагрузки. Проседание происходит не по причине деформации от нагрузки, а по причине слабой несущей способности грунта, на который опирается свая.

Очевидно, что наилучшими грунтами для опоры ВС являются пески, кроме мелких и очень влажных, а также твердые сухие глины, щебенистые и гравийные грунты. Несущую способность сваи можно увеличить за счет большего количества, увеличения диаметра лопасти и перераспределения нагрузки.

Иногда у покупателя возникает желание предварительно рассчитать сколько и каких ВС понадобится. Под строение 10х10 м устанавливают 4 угловые сваи, затем равномерно расставляют остальные с условием расстояния между ними не более 3-метров. Дополнительно устанавливают под несущими внутренними стенами. Всего получится не менее 25 штук. Затем рассчитывают диаметр сваи и лопасти, определить длину с учетом глубины установки и перепада высот свайного поля.

  1. Находим вес дома вместе с ростверком. Учитываем вес несущих внешних и внутренних стен, вес перекрытий пола, мансарды, стропильной системы, крыши – вычисляется суммированием веса, используемого материала.
  2. Затем добавляют вес полезной нагрузки – площадь дома умножают на 150 кг/м 2
  3. Прибавляют снеговую и ветровую нагрузки – это еще примерно 140 кг/м 2 на площадь проекции крыши.
  4. Затем результат умножают на коэффициент запаса прочности 1,2 и получают полную нагрузку на фундамент. Допустим получили 50 т.

Узнаем нагрузку на винтовую сваю 50/25= 2,0 т. Возьмем 108-сваю с лопастью диаметром 300 мм, находим площадь лопасти: 3,14х30х30/4=706,5 см 2 . Теперь смотрим на таблицу и находим тип грунта, на который будет опираться свая. Допустим 3 кг/м 2 . Умножаем площадь лопасти 706,5х3 – получим 2,2 т. Такую нагрузку выдержит грунт. ВС по расчету давит 2,0 т, что меньше несущей способности грунта, а, следовательно, выбор 25 штук из 108 трубы с лопастью 300 мм сделан верно.

Нагрузка на винтовую сваю зависит от веса строения. Например, для легкого забора из сетки рабица подойдут 57 мм или 76 мм сваи, под ворота лучше заказывать 89 или 108 мм. Длина рассчитывается глубиной установки. Допустим надо установить ВС на глубине 1,7 м. Если взять 2,5 метра, то она будет возвышаться 0,8 метра над уровнем земли. ВС обрезаются не менее 15 – см, от верхнего конца, потому что имеют отверстия для крепления приспособления для ввинчивания. Останется 0,6 м от уровня земли.

Винтовая свая/диаметр лопасти, ммНагрузка, тоннДля каких строений подходят:
Диаметр 57/2001-1.5Забор сетка рабица, открытое крыльцо, настилы и т.д.
Диаметр 76/2502-2.5Заборы из профнастила, веранды, легкие хозяйственные постройки, беседки и т.д.
Диаметр 89/2503-4Бани, легкие каркасные дома, сараи, хоз. блоки, пристройки открытого и закрытого типа и т.д
Диаметр 108/3005-7Дома каркасные, брусовые, из сруба, бани и т.д.
Диаметр 133/3508-10Тяжелые деревянные дома из бруса и бревна, промышленные объекты.

Нагрузка на винтовые сваи:

  1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
  2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
  3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:
  • увеличить диаметр лопасти;
  • перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
  • установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

Компания имеет многолетний опыт монтажа ВС в Подмосковье. Специалисты подберут правильную глубину установки ВС. После пробного завинчивания, которое необходимо в исключительных случаях, заказчик точно будет знать сколько и каких свай понадобится для монтажа фундамента. Для оформления заявки на пробное ввинчивание и получение расчета позвоните по номеру телефона 8-495-127-05-63 или оставьте заявку по форме обратной связи на сайте.

  1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
  2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
  3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:
  • увеличить диаметр лопасти;
  • перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
  • установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

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.

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).

Читайте также:  Красивый декор и оформление кухни своими руками

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.

Винтовые сваи

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи?

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

От чего зависит допустимая нагрузка.

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

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

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

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

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

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

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

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

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, но рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

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

Грунт основания,
определенный по итогам
изысканий

Rо на расстоянии 1,5 м и
более от поверхности
земли, кг/см2

Галька с глиняными
частицами

Гравий с глиняными
частицами

Песок крупной фракции

Песок средней фракции

Песок мелкой фракции

Пылеватый песчаный
грунт

Суглинки и супеси

Просадочное основание
или насыпное с
проведением уплотнения

Насыпное основание без
выполнения работ по
уплотнению

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)

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

Пример упрощенного расчета

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

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

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

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

Находим неоптимизированную несущую способность:

F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку:

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

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

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

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

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

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

Читайте также:  Как наточить ножовку в домашних условиях? Зачем нужно ее точить? Как правильно заточить ручную модель по дереву напильником своими руками?

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.

Песок крупной фракции

Нагрузки на винтовые сваи

При разработке проекта фундамента на основе свайных конструкций нужно учитывать все факторы, которые влияют его на прочность и устойчивость. Главным параметром винтовой сваи является ее несущая способность. Количество и длина опорных столбов для каждого объекта подбирается с учетом этого показателя. Несущей способностью называют вес, который опорный стержень выдерживает при пучении почвы под его острием. На основании расчетов определяют шаг установки свай и их диаметр.

Правильно выполненные расчеты позволяют избежать проблем с фундаментом в будущем. Из-за проектных ошибок или неправильного подбора опор существует риск просадки или деформации основания, которое может привести к разрушению всей конструкции. Чтобы сделать основные расчеты самостоятельно можно использовать данные из таблицы нагрузок на винтовые сваи.

  • 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.

4. Уменьшающие коэффициенты

Обобщая вышесказанное, можно утверждать, что для простейших расчетов необходимо знать только прочностные характеристики грунта и площадь лопасти. При этом прочность грунта увеличивается с глубиной.

Однако, при упрощенной оценке данных параметров требуется ввести дополнительные коэффициенты, определяющие несущую способность с запасом надежности. Это связано с тем, что подробные изыскания не всегда проводятся, а данные берутся из таблиц для того или иного региона или приблизительного вида грунта.

Так, окончательный расчет следует вести по формуле:

Где N – несущая способность сваи, F – сила давления, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе, а yk – это коэффициент надежности.

Коэффициент надежности принимается с учетом количества опор и способов геологической разведки.

Его значение берется равным:

1,2 – при полном геологическом обследовании грунта. Он включает в себя зондирование и лабораторные исследования. Выполняется такое исследование специализированными лабораториями и, как правило, достаточно затратно. В частном строительстве практически не применяется.

1,25 – при проведении пробного вкручивания. Для этого в различные участки вкручивается эталонная свая, но определить нагрузочные параметры достаточно непросто без специальных знаний

1,4-1,75 – при использовании табличных (весьма приблизительных) значений для грунтов.

Таким образом, видим, что в расчет закладывается обычно до 75% надежности, т.е берется или количество свай, почти вдвое превышающих расчетные параметры.


Где N – несущая способность сваи, F – сила давления, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе, а yk – это коэффициент надежности.

От чего зависит несущая способность?

Данная характеристика свай определяется в соответствии с несколькими важными параметрами – характеристиками грунта, диаметром и толщиной стенок опор.
Прочность земли – важнейшая особенность, узнать которую можно после проведения на местности инженерных изысканий. Специалисты определят состав почвы, а затем обратятся в специальные каталоги, где указана данная характеристика для разных типов грунта. К примеру, для глины она составляет 6 кг/см2.
Что касается индивидуальных особенностей используемых металлических столбов, то они могут сильно различаться по своим характеристикам, диаметру и способностью выносить определенный вес:

  1. 57 мм. Самые тонкие опоры, которые выдерживают не более 800 кг. Они применяются для стройки легких заборов и ограждений.
  2. 76 мм. Более прочные изделия, способные выдерживать от 2 до 3 тонн груза. Их применяют для возведения тяжелых ограждений.
  3. 89 мм. Могут вынести до 4 тонн груза, благодаря чему позволяют возводить легкие сооружения бытового назначения – гаражи, бани, беседки, навесы и т. д.
  4. 108 мм. Самый распространенный тип опор, они выдерживают до 7 тонн веса, потому подходят для стройки многих зданий и сооружений из нетяжелых материалов.

На современном рынке можно найти опоры и большего диаметра, к примеру 133 или 150 мм. Их используют для стройки более крупных зданий и сооружений, в том числе из тяжелых стройматериалов, включая кирпич и керамзитобетон.

  1. 57 мм. Самые тонкие опоры, которые выдерживают не более 800 кг. Они применяются для стройки легких заборов и ограждений.
  2. 76 мм. Более прочные изделия, способные выдерживать от 2 до 3 тонн груза. Их применяют для возведения тяжелых ограждений.
  3. 89 мм. Могут вынести до 4 тонн груза, благодаря чему позволяют возводить легкие сооружения бытового назначения – гаражи, бани, беседки, навесы и т. д.
  4. 108 мм. Самый распространенный тип опор, они выдерживают до 7 тонн веса, потому подходят для стройки многих зданий и сооружений из нетяжелых материалов.

Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай

Основание свайного типа положительно зарекомендовало себя при строительстве объектов в местностях с проблемным грунтом:

  • 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.


Суммарную нагрузку на один элемент определяйте следующим образом:

Ствол

Опорной частью сваи является ствол, который представляет собой металлическую трубу. Длина трубы определяется путём специальных вычислений на основе геологических изысканий. Изыскательские работы дают представление, на какой глубине залегают плотные слои грунта. От этого зависит длина ствола. Размер длины ВС должен быть такой, чтобы конец сваи смог войти в несущий слой почвы на глубину 50 – 70 см.


Стволы опор со срезанным концом

Несущая способность забивной ЖБ сваи

Фактические несущие характеристики забивных ЖБ конструкций (Fd) рассчитывается как совокупность сопротивления почвы под нижней частью свайного столба (Fdf) и сопротивления по отношению к ее боковым стенкам (Fdr).

Формула расчета следующая: Fd=Ycr ×(Fdf+Fdr), где:

Fdf = u * ∑Ycf * Fi * Hi

  • u – внешний периметр сечения ЖБ столба;
  • Ycr – коэф. условий работы столба в почве (=1);
  • Fi – сопротивление слоев почвы на боковой стенке сваи;
  • Hi – общая толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба
  • Fdr = Ycr * R * A
  • R – нормативное сопротивление почвы под нижним концом сваи;
  • А – площадь опорной подошвы.

Несущие характеристики забивных железобетонных свай вы можете посмотреть в таблице

Таблица 1.6: Несущие характеристики забивных ЖБ свай

Увидеть усредненные показатели несущих характеристик буронабивных свай вы можете в нижеприведенной таблице.

Добавить комментарий