Несущая способность винтовых свай 108
Несущая способность грунта – один из основных параметров, определяющих, сможет ли основание выдержать нагрузку, передаваемую на него фундаментом здания.
Несущая способность грунта характеризуется нагрузкой (напряжением), которую основание выдерживает, находясь в предельном состоянии, то есть при малейшем увеличении которой происходит разрушение грунта (развитие площадок скольжения). В практике проектирования никогда не приближаются к этому состоянию, так как изменчивость свойств грунта, даже в пределах площадки, довольно высока и однозначно определить это пограничное состояние нельзя. Тем более, по мере приближения нагрузки к предельному значению деформации развиваются с ускорением, так как разрушение грунта в основании (развитие площадок скольжения) происходит не мгновенно, а постепенно.
На любом графике «нагрузка-осадка», полученном при нагружении фундамента, можно условно выделить три зоны, которые характеризуют состояние грунтового основания под нагрузкой.
При проектировании объектов нагрузку назначают 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 1 и 2). Это значение является той точкой на графике «нагрузка-осадка», которая лежит в пределах границы между 1 и 2 зонами.
Таблица 1 — Расчетные сопротивления песков R0
|
Пески |
Значения, R0 кПа, в зависимости от плотности сложения песков |
|
|
плотные |
средней плотности |
|
|
Крупные |
600 |
500 |
|
Средней крупности |
500 |
400 |
|
Мелкие: |
||
|
маловлажные |
400 |
300 |
|
влажные и насыщенные водой |
300 |
200 |
|
Пылеватые: |
||
|
маловлажные |
300 |
250 |
|
влажные |
200 |
150 |
|
насыщенные водой |
150 |
100 |
Таблица 2 — Расчетные сопротивления глинистых (непросадочных) грунтов R0
|
Глинистые грунты |
Коэффициент пористости е |
Значения R0, кПа, при показателе текучести грунта |
|
|
I=0 |
I=1 |
||
|
Супеси |
0,5 |
300 |
200 |
|
0,7 |
250 |
150 |
|
|
Суглинки |
0,5 |
350 |
250 |
|
|
250 |
180 |
|
|
1,0 |
200 |
100 |
|
|
Глины |
0,5 |
600 |
400 |
|
0,6 |
500 |
300 |
|
|
0,8 |
300 |
200 |
|
|
1,1 |
250 |
100 |
|
Несущая способность грунта, при всех прочих равных условиях, растет по мере увеличения глубины его залегания вследствие давления, создаваемого вышерасположенными слоями.
таблица нагрузки на одну, какую выдерживают 108 для фундамента, расчет, вес
Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.
Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.
Расчёт веса нагрузки винтовой сваи
Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться.
Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.
Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.
На фото – устройство винтовых свай:
Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:
- 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.
На видео – о несущей способности винтовых свай:
Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.
Как определить допустимую надежность фундамента
Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:
N=F/ γ,
в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы.
Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции. Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.
Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.
С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:
- 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.
Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.
На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.
На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:
youtube.com/embed/Y-e15qLYsW8?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.
Какая максимальная возможность одной сваи
После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:
- 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.
Бетон для фундамента марка под ленточный фундамент можно узнать из данной статьи.
На видео – несущая способность винтовых свай 108:
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.
Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.
На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.
Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.
Таблица несущей способности
С учетом представленного ранее расчета становится понятным, что значение несущей способности фундамента на сваях зависит от размеров этих элементов, а точнее от диаметра и длины свая.
Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:
| Диаметр, мм | Несущая способность, кг | Длина, мм |
| 57 | 800 | 2000 |
| 76 | 2000-3000 | 2500 |
| 89 | 4000 | 2500 |
| 108 | 7000 | 2500 |
| 150 | 9500 | 3000 |
Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.
О том каковы пропорции состава бетона для фундамента можно узнать из данной статьи.
При вычислении этого параметра необходимо принимать во внимание такие параметры, как несущая способность грунта, диаметр и длина сваи. Выполнить все вычисления можно самостоятельно без привлечения посторонних лиц. Если все расчеты были выполнены верно, то ваш дом прослужит вам в течение длительного времени.
Несущая способность винтовых свай
Винтовой сваей называется стальная труба, оснащенная в нижней части режущими лопастями, которые, в свою очередь, имеют определенную форму. Основным назначением данных лопастей является распределение усилия от конструкции, распределяемого по всей площади грунта, а также препятствованию ее вырыванию.
Точный расчет глубины погружения
Рассматривая детально процесс погружения сваи в грунт, можно определить преобразование вращательного момента в поступательное движение. Это позволяет с точностью рассчитать глубину погружения, сделать несущую способность фундамента по всей его площади однородной, несмотря на разнородность грунта, в том числе при залегании торфа либо иных грунтов, имеющих свойство проседать.
Размеры винтовых свай, сопротивляемость грунта и глубина залегания лопасти
Неспроста наилучшим вариантом считаются винтовые сваи стандартного образца. Внешне это труба, длина которой составляет 2,5 м., а ее диаметр около 11 см. Толщина станки такой трубы, как и приваренная на конце лопасть, составляет пять миллиметров. Подобное ноу-хау в мире строительства с легкостью ввинчивается во все типы грунта с различной сопротивляемостью (за исключением скалистого). В нижеприведенной таблице можно увидеть тип грунта, его состояние (пластичность), расчетное сопротивление или несущая способность, а также непосредственную несущую способность сваи при указанной глубине залегания лопасти. Таким образом, можно избежать нежелательных рисков при закладке фундамента.
Как рассчитать несущую способность винтовой сваи?
Воспользуйтесь таблицей для определения несущей способности винтовых свай.
| Пластичность (для глины) | Расчетное сопр. грунта (кг/кв.см) | Несущая способность винтовой сваи 89х300(т), при глубине залегания лопасти (м) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | |||
| Лёсс | Мягкопластичная | 1,0 | 2,2 | 2,9 | 3,6 | 4,3 |
| Глина | Полутвердая | 6 | 4,7 | 5,4 | 6 | 6,7 |
| Тугопластичная | 5 | 4,2 | 4,9 | 5,6 | 6,3 | |
| Мягкопластичная | 4 | 3,7 | 4,4 | 5 | 5,8 | |
| Супеси и суглинки | Полутвердая | 5,5 | 4,4 | 5,1 | 5,8 | 6,5 |
| Тугопластичная | 4,5 | 3,9 | 4,6 | 5,3 | 6,0 | |
| Мягкопластичная | 3,5 | 3,5 | 4,2 | 4,8 | 5,5 | |
| Пески: | ||||||
| Средние | 15 | 9,7 | 10,4 | 11,1 | ||
| Мелкие | 8 | 6,3 | 7,0 | 7,7 | ||
| Пылеватые | 5 | 4,9 | 5,6 | 6,3 | ||
Характерной особенностью винтовых свай считается минимальный угол отклонения по вертикали, составляющий не более полутора градуса, что считается высокоточным показателем.
При правильном расчете количества свай и со знанием дела можно осуществлять первую стадию возведения фундамента в однодневный срок.
В среднем нагрузка на винтовую сваю не должна превышать 5 тонн
Это также отличный показатель высокой прочности данного изделия, которая получается при тесном и надежном контакте грунта и металла. При расчете несущей способности винтовых свай лучше чтобы расчетная нагрузка была увеличена на треть. Избежать риска можно увеличив количество свай. Следует также придерживаться расстояния не более 2 метров между сваями при возведении несущих стен, и не более трех метров при возведении остальных стен. Кроме того, необходимо учитывать еще вес снегового покрова на крыше здания, нагрузку от элементов самой крыши, эксплуатационную нагрузку в виде мебели или оборудования, нагрузку от перекрытий, вес стен и прочие факторы.
Быстрая навигация: купить винтовые сваи, свайно-винтовой фундамент цены, видео винтовых фундаментов.
Несущая способность винтовых свай – расчет по двум основным показателям
Возведение даже легкой постройки, не говоря уже о капитальном доме, должно сопровождаться проектной документацией.
Особое внимание, при этом, уделяется подземной части фундамента, от надежности которой зависит долговечность строения, а также отсутствие серьезных проблем при эксплуатации. В частности, расчет определяет, какова должна быть несущая способность винтовых свай, какую нагрузку они смогут выдержать, какие размеры и шаг следует выбрать. Расчет фундамента является основополагающим при выполнении проекта любого дома или хозяйственной постройки. Он принимает во внимание не только вертикальные и горизонтальные нагрузки, но и грунтовые условия строительной площадки, поэтому даже готовая инженерная документация требует привязки к местности.
Что такое несущая способность
Под данным определением понимаются максимальные нагрузки, которые выдерживают конструктивные элементы и грунтовые основания без изменения их структурного строения, а также без потери функциональных характеристик. Для фундамента принимается во внимание, прежде всего, вес дома и наличие дополнительных усилий – постоянных или временных.
Важно знать о том, что несущая способность подземной части сооружения во многом зависит от типа и плотности грунтовых слоев, к тому же – от их насыщенности влагой.
Винтовые сваи держат нагрузки благодаря ширине лопастей, опирающихся на более плотный и менее сжимаемый, чем вышерасположенный, пласт грунта, находящийся ниже точки промерзания почвы, что не допускает выталкивания фундамента даже при его установке на пучинистых глинах и суглинках. За счет винта происходит своеобразная фиксация ствола, предотвращающая вдавливание свай ниже допустимой отметки, так как их гладкая боковая поверхность сама по себе не способна выдерживать вертикальные нагрузки.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что несущая способность винтовой сваи в меньшей степени зависит от размеров металлической трубы, из которой она изготовлена, а в большей:
- от площади опорных лопастей;
- от показателей расчетного сопротивления грунтов, или их несущей способности.
Расчет площади подошвы сваи
Лопасти сдавливают и уплотняют почву под собой, обеспечивая распределение вертикальных нагрузок. Разумно будет предположить, что площадь винта и показатель несущей способности винтовой сваи находятся в прямой зависимости друг от друга, хотя для вечномерзлых грунтов размер лопастей имеет меньшее значение, но это относится к особым случаям.
Расчет допустимых усилий на свайный столб начинают с определения площади винта. Довольно часто данный показатель указывается производителем в технической документации, но его можно вычислить самостоятельно, зная радиус или диаметр круга в проекции, в который вписывается лопасть, расположенная на свайном стержне. В качестве радиуса принимается расстояние от оси сваи до крайней от нее точки на винте, измеренное четко перпендикулярно положению ствола, а диаметр измеряется между двумя наиболее удаленными в плане друг от друга точками на лопасти. Но обмерять самостоятельно подошву сваи следует только в случае отсутствия по разным причинам паспорта на изделие.
В рядовых ситуациях следует просто заглянуть в техдокументацию, чтобы выяснить точный диаметр трубы и лопасти в миллиметрах.
Формула, определяющая площадь свайной подошвы, выглядит следующим образом:
S = 3,14*R2или S = 3,14*D2/4,
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 грунтаУзнать, 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.
д.Расширенная формула помогает получить точные результаты при расчете несущей способности свайно-винтового фундамента.
Несущая способность сваи — «Мир Свай»
Определяя несущую способность винтовой сваи, нужно иметь в виду, что от нее (от ее диаметра, от металла, из которого она изготовлена, от толщины стенок и т. п.) эта способность зависит, пожалуй, в последнюю очередь.
Это не значит, что приведенные параметры неважны при выборе свай и устройстве фундамента. Но есть более существенные характеристики, которые следует при этом учитывать. Таких характеристик две.
Первая – площадь опоры сваи на грунт.
Сваи снабжены винтовой лопастью различного диаметра. У d57 мм и d78 мм она, как правило, не превышает 250 мм в диаметре. У d108 – 300 мм. У d133 – 350 мм. Именно лопасть принимает на себя все действующие на сваю вертикальные нагрузки и, в свою очередь, опирается на грунт.
Потому вторая важнейшая характеристика – сопротивление грунта вертикальным нагрузкам.
Сваи, как известно, вкручиваются на глубину, не менее глубины промерзания грунта, то есть не менее 1,5 м для средней полосы России, и вкручиваются до тех пор, пора лопасть не достанет плотных песчаных или глинистых слоев почвы, сопротивление на нагрузку которых равняется от 4 до 6 кг/кв. см.
Вот теперь, зная эти две величины – диаметр лопасти и несущую способность грунта под лопастью, мы можем вычислить несущую способность сваи.
Площадь опоры лопасти d300 мм равна около 700 кв. см. Среднее сопротивление грунта на нагрузку – 5 кг на 1 кв. см. То есть свая может нести 3 500 кг.
Во многих источниках приводится цифра в 4 тонны. И это не завышение несущей способности. Дело в том, что при ввинчивании лопасть дополнительно уплотняет нижележащие слои грунта, увеличивая его несущую способность.
Возможно, некоторым знатокам СНиПов подобный расчет покажется «кощунственным». «А где учет прочности материала, жесткость ствола на сжатие, действия горизонтальных сил? А как учитывается профиль винтовой лопасти? А как вы определили степень дополнительного уплотнения?» и проч.
и проч. Но вряд ли они станут спорить с тем, что такой «примитивный» способ дает все-таки достаточно точный результат – одна свая может нести нагрузку не менее чем в 3,5 тонны.
Для подтверждения приведем таблицу, которая достаточно распространена в интернете. Как видите, если не брать юг России за пример, минимальная несущая способность составляет именно 3,5 т.
| Пластичность (для глины) | Расчетное сопр. грунта (кг/кв.см) | Несущая способность сварной винтовой сваи d108 при глубине залегания лопасти 1,5 м, т | |
| Глина | Полутвердая Тугопластичная Мягкопластичная | 6 5 4 | 4,7 4,2 3,7 |
| Супеси и суглинки | Полутвердая Тугопластичная Мягкопластичная | 5,5 4,5 3,5 | 4,4 3,9 3,5 |
| Лесс (юг России) | Мягкопластичная | 1,0 | 2,2 |
| ПЕСКИ: | |||
| Средние | 15 | 9,0 | |
| Мелкие | 8 | 5,6 | |
| Пылеватые | 5 | 4,2 |
©Мир свай
расчет для опор 108, 133, таблица значений
Эта статья просвещается обзору методики расчета несущей способности, применимой к обычным сваям винтового типа.
Такая информация будет интересна, начинающим строителям, решившим освоить технологию строительства фундамента на винтовых сваях.
Несущая способность винтовых свай зависит от двух факторов – площади лепестковой подошвы сваи и несущей способности грунта, принявшего вертикальную опору. Прочие характеристики – прочность и габариты самой сваи – не несущую способность такого фундамента практически не влияют. Поэтому при расчетах несущей способности свай следует оперировать только этими параметрами.
Как определить площадь лепестковой подошвы?
Классическая винтовая опора изготавливается из обычной обсадной трубы, на торец которой наваривают коническую накладку или зубчатую коронку. Кроме того, вокруг нижнего (опорного) торца такой сваи монтируется винтовая лопасть, облегчающая процесс погружения опоры в грунт.
Причем, по мере заглубления опоры, винтовая лопасть утрамбовывает почву под «подошвой опоры», усиливая несущую способность самого грунта.
После заглубления опоры винтовая лопасть выполняет функции подошвы сваи.
Таким образом, опорная площадь подошвы определяется по контуру (окружности), очерченному винтовыми лопастями сваи. Ну а сама площадь лепестковой подошвы определяется по следующей формуле:
где R – это расстояние от центра опоры до самой удаленной точки на лепестке подошвы. Проще говоря: радиус лепестка сваи.
Противники сложных вычислений по чрезмерно длинным формулам могут воспользоваться табличными данными, указывающими на радиус лепестка фабричной сваи.
Например, нормированный диаметр, по которому определяется площадь подошвы, а значит и несущая способность винтовой сваи 108, равняется 300 миллиметрам. Следовательно, радиус лопастей такой сваи равен 150 миллиметрам (300/2), а площадь опорной поверхности – 706,5 квадратных сантиметров.
Как определить несущую способность грунта?
Сопротивляемость грунта эксплуатационным и конструкционным нагрузкам определяется в процессе геологических изысканий.
В ходе таких исследований определяется состав почвы на глубине погружения сваи.
А уже по составу определяется и несущая способность грунта. Причем для вычисления сопротивляемости достаточно воспользоваться табличными данными, связывающими несущую способность с типом грунта.
Таблица значений несущей способности свай
Например, согласно таблицам, приведенным в СНиП 2.02.03-85, который посвящается свайным фундаментам, максимальная несущая способность песка равна 15 кг/см2. А вот суглинок выдержит не более 5,5 кг/см2. Ну а квадратный сантиметр глины может выдержать не более 6 килограмм.
Как выполнить расчет несущей способности винтовой сваи?
На основании вышеуказанных данных можно произвести предварительный расчет несущей способности сваи винтового типа. Для этого нужно перемножить площадь основания на полученное из таблицы значение сопротивляемости грунта.
Например, несущая способность винтовой сваи 133, заглубленной в обычную глину, определяется следующим образом:
- Вначале определяем площадь лепестковой подошвы, используя для этих целей вышеуказанную формулу. И для 133 сваи, диаметр подошвы которой равен 30 сантиметрам, эта величина будет равняться 706,5 квадратных сантиметров (15х15х3,14).
- Далее, по таблице определяем несущую способность самого грунта. У глины она равняется 6 кг/см2.
- Перемножив эти величины (6х706,5), получаем результат – 4,2 тонны.
И для 133 сваи, диаметр подошвы которой равен 30 сантиметрам, эта величина будет равняться 706,5 квадратных сантиметров (15х15х3,14).Именно такой вес может выдержать одна свая (133 модели), винтовая часть которой заглубляется в глинистый грунт, доминирующий на глубинах от 2 – 2,5 метров.
Расчет несущей способности с учетом надежности конструкции
Однако этот расчет дает слишком обобщенный результат, не учитывающий такого критерия, как запас прочности конструкции. Поэтому окончательный расчет несущей способности сваи производится по формуле:
где N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, определяемое путем умножения площади винтовой опоры на несущую способность грунта.
А ? — это коэффициент, определяющий запас прочности (надежность) конструкции.
Причем значение коэффициента надежности зависит от точности вычислений определяющих несущую способность опорного грунта. Кроме того, этот коэффициент зависит и от общего числа свай в основании.
В итоге, исходя из указанных выше условий ? (коэффициент надежности конструкции), считается равным:
- От 1,75 до 1,4 — при общем количестве свай от 5 до 20 штук. Причем это значение коэффициента надежности следует применять при расчете несущей способности свай с низким ростверком, который монтируют на висячих опорах.
- Ровно 1,25 – при приблизительном вычислении опорной способности грунта, определяемой в процессе зондирования почвы с помощью сваи-эталона. Такие испытания могут организовать и начинающие геологи, обустроившие измерительную площадку с эталонной сваей на месте строительства фундамента.
- Ровно 1,2 – при точном определении опорной способности грунта, вычисляемой в процессе зондирования почвы и дальнейших лабораторных исследований характеристик полученных в этом процессе образцов.
В итоге, уточненная несущая способность винтовой сваи (модели 133) равняется 3,5 тоннам – этот результат получается при точном определении аналогичной характеристики грунта (4,2/1,2). Или 2,4 тоннам (4,2/1,75) – этот результат определяется при расчете на основании усредненных (табличных) данных о несущей способности грунта и сведений об общем числе опор.
Максимальная несущая способность винтовых свай
Ну а теперь, когда мы знаем все тонкости процесса определения несущей способности винтовой опоры, можно, наконец, определить максимально возможную величину нагрузки, передаваемой на одну сваю.
Для этого мы воспользуемся следующими вводными данными:
- В качестве грунта возьмем обычный песок с его максимальной несущей способностью – 15 кг/см2.
- В качестве опоры возьмем сваю марки 219 – диаметр лепестков такой опоры равен 600 миллиметрам.
- Ну а коэффициенту надежности присвоим значение 1,75 – говорящее о точном определении несущей способности грунта и количестве свай не более 5 штук.
В итоге, максимально возможная несущая способность винтовой сваи определяется свежующим образом:
- Площадь лепестковой опоры равняется 2826 см2 (30х30х3,14).
- Неоптимизированное значение опорной способности равняется 42,4 тонны (2826х15).
- Точное значение несущей способности опоры равняется 24,23 тонны (42,4/1,75).
Таким образом, одна опора, с лепестком радиусом в 30 сантиметров, углубленная в плотный песок, выдерживает более 24 тонн. И винтовые фундаменты ценят именно за это!
Несущая способность винтовых свай | Свайное дело
Как правило, на возведение фундамента приходится почти 30% бюджета строительства. Один из способов уменьшить долю фундамента в строительных расходах – использование свайно-винтовой технологии. Эта технология позволяет экономить не только деньги, но и время – монтаж основания не очень большого дома может занять всего один рабочий день. Кроме того, винтовые сваи практически универсальны – их можно устанавливать в любое время года и в любой грунт, кроме скального.
Винтовая свая представляет собой металлическую трубу с острым наконечником и стальными лопастями. Ее закручивают в почву до уровня ниже глубины промерзания. За счет того, что лопасти не разрыхляют, а уплотняют грунт, свая при закручивании фиксируется очень прочно.
Очевидно, что несущая способность свайно-винтового фундамента должна соответствовать весовой нагрузке постройки. Чтобы вычислить несущую способность сваи, необходимо найти произведение площади опоры и несущей силы грунта.
Под площадью опоры в случае с винтовыми сваями понимается площадь лопасти, прикрепленной к нижнему концу сваи, поскольку именно на нее приходится вся нагрузка. Рассчитать площадь опоры очень легко, используя известную всем со школы формулу площади круга (S= πr2). К примеру, в строительстве очень часто используются винтовые сваи диаметром 108 мм. Диаметр лопасти этой сваи составляет 300 мм. Следовательно, радиус лопасти будет равен 150 мм, а ее площадь – 700 см2.
Несущая сила грунта зависит от его типа и степени плотности и может варьироваться в достаточно широком диапазоне. Например, для насыщенной влагой глины средней плотности она составляет всего 1 кг/см2, а для сухой плотной глины – уже 6 кг/см2. Перед сооружением свайно-винтового фундамента всегда рекомендуется проводить пробное бурение для определения состава и особенностей грунта, в которую будут закручиваться сваи. Информацию о несущей силе конкретных типов грунта легко найти в справочной литературе по строительству или в Интернете. Сухие почвы обладают большей несущей силой, чем влажные, а плотность грунта зависит от глубины (нижние слои плотнее, поскольку на них давят верхние).
Для примера предположим, что наш дом будет располагаться на глинистой почве (такие почвы очень распространены в Ленинградской области). Несущая сила достаточно плотной глины составляет примерно 5 кг/см2. Как мы уже подсчитали, площадь опоры стандартной винтовой сваи диаметром 108 мм равно 700 см2.
Перемножив значения, мы получим результат 3 500 кг/см2. Таким образом, несущая способность нашей сваи составляет 3,5 т.
Зная несущую способность сваи, легко рассчитать, сколько свай понадобится для сооружения фундамента.
Ваша солнечная спиральная свая / анкер лучшего качества?
A Solar Винтовая свая / анкерная несущая способность фундамента (винтовая свая) увеличивается, когда он забивается в сыпучий грунт, поскольку прилегающая масса грунта уплотняется вокруг сваи. Сваи могут быть изготовлены из высококачественной стали и забиваются в землю вертикально или под заданным углом при закладке свайного фундамента.
Указатели винтовых свай хорошего качества?
1. Быстрая установка
Винтовые сваи и винтовые анкеры обычно устанавливаются с помощью обычного строительного оборудования, такого как гусеничный экскаватор или мини-экскаватор, оснащенный низкооборотным высокомоментным гидромотором подходящего размера.
Установить винтовую сваю хорошего качества не составит труда!
2. Способность выдерживать немедленную нагрузку
Винтовые сваи и винтовые анкеры уникальны среди большинства других типов фундаментов или анкерных систем, так как они могут быть загружены сразу после установки.Нет необходимости ждать, пока затвердеет бетон или раствор.
3. Минимальное нарушение строительной площадки
По сравнению с большинством других видов строительной деятельности, включающей установку забивных свай, бурильных валов или других анкерных систем, установка винтовых свай и спиральных анкеров практически не нарушает строительную площадку. . В частности, установка винтовых свай и спиральных анкеров обычно не приводит к вырубанию почвы. Это поддерживает чистоту на объекте, требует минимальной очистки в каждом месте установки после установки и обычно означает более низкие затраты на проект.
4 Мониторинг установки и проверка допустимой нагрузки во время установки
Одной из наиболее важных функций винтовых свай и винтовых анкеров является проверка несущей способности во время установки.
Это возможно с помощью прямого измерения крутящего момента в линии устройство, измеряющее крутящий момент при установке сваи / анкера в землю.
5. Установка в удаленных местах или на площадках с ограниченным доступом
Винтовые сваи и винтовые анкеры хорошо подходят для проектов, расположенных в удаленных районах, где затраты на мобилизацию, как правило, высоки, а другие услуги по поддержке строительства ограничены или не могут быть быть легко доступным.Некоторые проектные площадки перегружены или имеют ограниченный доступ для строительной техники.
Преимущества делают винтовые сваи очень рентабельной альтернативой традиционным фундаментам!
Свяжитесь с нами по телефону (+91) 9830049998 или напишите нам по телефону [адрес электронной почты защищен] , и мы будем рады удовлетворить ваши потребности и изменить окружающую среду!
Чтобы узнать больше, посетите наш веб-сайт: https://salasarengineering.
com/
3 метода определения грузоподъемности винтовой сваи (и почему вы должны использовать 2)
Несущая способность винтовых свай и анкеров может быть определена тремя способами — несущая способность в грунте, корреляция крутящего момента или испытание на нагрузку / прямое измерение.
Грузоподъемность винтовых свай можно определить 3 способами. Используемые методы продиктованы имеющейся информацией. Грузоподъемность винтовой сваи должна равняться или превышать факторную нагрузку, которую свае должна выдерживать.
МЕТОД 1: ПОДШИПНИК В ПОЧВЕ
Это теоретический метод , требующий в качестве входных данных данных о прочности грунта.
Необходимая информация о несущей способности берется из отчетов о грунте и журналов ствола грунта.В отчете о почвах содержится такая информация, как классификация почв, профиль почвы, грунтовые воды, удельный вес и любые примечательные результаты, которые наблюдал бурильщик.
Почвы обычно делятся на мелкозернистые или зернистые. Мелкозернистые почвы представлены глинами и илами. Гранулированные почвы — это пески и гравий. Данные о прочности грунта обычно получают во время бурения на основе стандартного теста на проникновение согласно ASTM D-1586 или лабораторных испытаний образцов, взятых из ствола скважины.
Несущая способность грунта определяется с использованием общепринятых инженерных принципов и методов проектирования.Эти методы были включены в программное обеспечение HeliCAP® v3.0 Helical Capacity Design. Программа HeliCAP, разработанная инженерами Hubbell и CHANCE, рассчитывает теоретическую несущую способность и крутящий момент при установке винтовых анкеров и свай в грунте. Пользователь вводит данные о прочности грунта и конфигурации спирального анкера / сваи, а программное обеспечение быстро предоставляет информацию о грузоподъемности.
МЕТОД 2: КОРРЕЛЯЦИЯ МОМЕНТА
Второй метод — корреляция крутящего момента.
Это эмпирический метод , что означает, что он основан на наблюдениях и опыте. Крутящий момент связан с грузоподъемностью с помощью простого множителя и часто используется, когда информация о грунте ограничена или отсутствует. Корреляция крутящего момента также известна как отношение крутящего момента к предельной удерживающей способности.
Этот метод был разработан на основе более чем 50-летнего опыта и наблюдений инженеров и заказчиков CHANCE. Принцип заключается в том, что по мере установки (вкручивания) винтовой сваи во все более плотную / твердую почву сопротивление установке или крутящий момент будет увеличиваться.Аналогичным образом, чем выше крутящий момент при установке, тем больше осевая нагрузка установленной винтовой сваи.
Взаимосвязь между крутящим моментом при установке и предельной нагрузочной способностью выражается простой формулой: Q ult = K t x T
Коэффициент крутящего момента (Kt) используется как множитель в зависимости от типа и размера винтовой сваи.
Коэффициент крутящего момента Kt обратно пропорционален размеру вала, то есть чем больше винтовой вал сваи, тем меньше коэффициент крутящего момента Kt.Винтовые сваи CHANCE типа SS или квадратного вала имеют наибольший коэффициент крутящего момента; это означает, что тип SS обеспечит большую нагрузочную способность при заданном моменте установки.
МЕТОД 3: ТЕСТ НАГРУЗКИ / ПРЯМОЕ ИЗМЕРЕНИЕ
Третий метод — это прямое измерение емкости путем проведения натурных нагрузочных испытаний установленной винтовой сваи. Нагрузочный тест — самый точный способ определения емкости, но он также и самый дорогой.
Стандартная реакционная рама установки для испытания на сжатие нагрузки состоит из центральной нагрузочной балки и двух распорных балок.Рама удерживается реактивными анкерами, которые расположены по углам распорных балок, как показано. Гидравлический домкрат, прикладывающий сжимающую нагрузку, расположен под силовой балкой и опирается на испытываемую спиральную сваю.
Во время испытания сжимающая нагрузка прикладывается постепенно и удерживается в течение определенных интервалов времени. Процедура испытания в целом соответствует стандартному методу испытаний свай ASTM D1143 для статической осевой сжимающей нагрузки. Нагрузочное испытание продолжается до тех пор, пока не будет достигнута заранее определенная максимальная испытательная нагрузка, или пока свая не сможет выдержать дальнейшее нагружение.Осадка или перемещение сваи измеряется и записывается при каждом приращении нагрузки. Затем результаты испытания используются для определения несущей способности сваи.
ПОЧЕМУ ДВА МЕТОДА?
Название этой статьи предполагает, что одного метода недостаточно, но часто бывает непрактично или необязательно использовать все три для данного проекта. Для получения статистически надежной пропускной способности Hubbell рекомендует использовать по крайней мере 2 из 3 методов при установке винтовых свай CHANCE.Например, корреляция крутящего момента (метод 2) часто используется для проверки грузоподъемности, полученной теоретически из данных о грунте с использованием метода 1.
Когда данные о грунте ограничены или отсутствуют, можно использовать испытание под нагрузкой (метод 3) для проверки емкости, полученной эмпирически из данные крутящего момента установки (метод 2).
Допустимо ли просто использовать корреляцию крутящего момента (метод 2) для определения мощности? Это может произойти в проектах, где данные о грунте и нагрузочные испытания не предусмотрены в бюджете. В этом случае, по мнению Хаббелла, допустимо использовать только корреляцию крутящего момента, но повысить коэффициент безопасности (с 2.От 0 до 2,5, например), чтобы компенсировать неопределенность, которая может возникнуть при ограниченной информации.
Винтовые сваи — Служба Фонда Индианы
Микросваи, винтовые сваи и винтовые опоры в Индиане
Винтовые сваи — это заводская стальная фундаментная система, состоящая из центрального вала с одной или несколькими спиральными опорными пластинами, обычно называемыми лопастями или лопастями, приваренными к ведущей секции.
Удлинительные валы с дополнительными спиральными лопастями или без них используются для расширения сваи на подходящие несущие грунты и для достижения проектной глубины и грузоподъемности.Кронштейны используются на вершинах свай для крепления к конструкциям, как при новом строительстве, так и при модернизации. Винтовые сваи продвигаются (вкручиваются) в грунт с приложением крутящего момента.
Термины винтовые сваи, винтовые сваи, спиральные опоры, спиральные анкеры, спиральные опоры и спиральные анкеры часто используются спецификаторами как взаимозаменяемые. Однако термин «опора» чаще относится к винтовой свае, нагруженной осевым сжатием, тогда как термин «анкер» чаще относится к винтовой свае, нагруженной осевым растяжением.
Рекомендации по проектированию
Винтовые сваи сконструированы таким образом, что большая часть осевой нагрузки сваи создается за счет опоры винтовых лопастей на грунт. Винтовые лопасти обычно расположены на расстоянии трех диаметров друг от друга вдоль вала сваи, чтобы одна лопасть не создавала значительных напряжений для несущего грунта соседней лопасти.
Существенное влияние напряжения ограничивается «выпуклостью» грунта в пределах двух диаметров спирали от опорной поверхности в осевом направлении и одного диаметра спирали от центра вала сваи в поперечном направлении.Таким образом, каждая спиральная лопасть действует независимо в опоре вдоль вала сваи.
Множественные сваи должны иметь расстояние между центрами на глубине спирали, как минимум в четыре раза превышающей диаметр самой большой спиральной лопасти (ICC-ES AC358). Вершины свай могут быть ближе к поверхности земли, но установлены на расстоянии друг от друга, чтобы соответствовать критериям расстояния по глубине спирали. Для приложений с натяжением самая верхняя спиральная лопасть должна быть установлена на глубину не менее двенадцати диаметров от поверхности земли (ICC-ES AC358).
Система спиральных свай, модель 287
Технические характеристики
| Характеристики кронштейна
|
).Система спиральных свай, модель 288
Технические характеристики
| Характеристики кронштейна
|
Стальной лист толщиной 25, 0,375 и 0,50 дюйма. Система спиральных свай, модель 350
Технические характеристики
| Характеристики кронштейна
|
).Система спиральных свай, модель 450
Технические характеристики
| Характеристики кронштейна
|
Стальной лист толщиной 25, 0,375 и 0,50 дюйма. | Сводная информация о грузоподъемности винтовой сваи | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Максимально допустимая грузоподъемность механического вала (3,5) | ||||||||||
| Коэффициент корреляции крутящего момента по умолчанию (6) т 1 ) | Максимальный установочный крутящий момент (фут-фунт) | Максимальный предельный крутящий момент, коррелированная нагрузка на грунт (6,7) Q u = K t XT (тысячи фунтов) | Осевое сжатие (тысячи фунтов) | Осевое напряжение (тысячи фунтов) | ||||||
| HA150 | 10 | 6,500 | 65. 0 (8) | 26,5 (1,8) | 26,5 (1) | |||||
| HA175 | 10 | 10,000 | 100,0 906 906 906 8) | 53,0 (1) | ||||||
| HP287 | 9 | 5,600 | 50,4 | 46,4 (4) | 23,6 9 | 9 | 7900 | 71.1 | 65,4 (4) | 34,1 (2) |
| HP350 | 7 | 16,000 | 112,0 | 107,8 163 |
- В соответствии с требованиями AISC допустимая нагрузка для одинарных болтов Ø3 / 4 ″ (HA150) или (2) Ø3 / 4 ″ (HA175) класса 8 при двойном срезании.
- Регулируется подшипником в отверстиях для болтов.
- Производственные мощности включают запланированную потерю толщины стали из-за коррозии черной стали без покрытия. Запланированные потери толщины рассчитаны на период 50 лет в соответствии с ICC-ES AC358.
- Допустимые возможности сжатия основаны на непрерывном боковом ограничении грунта в грунтах с количеством ударов SPT ≥ 4. Сваи с незащищенными длинами или сваи, размещенные в более слабых или жидких грунтах, должны оцениваться инженером проекта в индивидуальном порядке.
- Указанная механическая грузоподъемность относится только к валу. Производительность системы также не должна превышать установленную нагрузочную способность с корреляцией по крутящему моменту или значения, указанные в соответствующих таблицах грузоподъемности кронштейнов.
- Перечисленные по умолчанию коэффициенты Kt являются широко признанными отраслевыми стандартами. В целом они консервативны и соответствуют тем, которые перечислены в ICC-ES AC358. Коэффициенты K t для конкретного объекта могут быть определены для данного проекта с помощью полномасштабных нагрузочных испытаний.
- Указанная вместимость грунта является предельными значениями при максимальном установочном крутящем моменте. Допустимые значения несущей способности почвы получаются путем деления конечных значений на соответствующий коэффициент безопасности (FOS). FOS обычно принимается равным 2.0, хотя более высокий или более низкий FOS может рассматриваться по усмотрению проектировщика винтовой сваи или в соответствии с требованиями местных норм.
- Квадратные сваи вала могут быть рассмотрены для применения на сжатие в профилях грунта, которые обеспечивают достаточную непрерывную боковую поддержку; например, в грунтах с количеством ударов SPT ≥ 10. Даже в этих более прочных грунтовых условиях следует учитывать анализ продольного изгиба с учетом неоднородностей и потенциальных эксцентриситетов, создаваемых муфтами
Запланированные потери толщины рассчитаны на период 50 лет в соответствии с ICC-ES AC358.
Допустимые значения несущей способности почвы получаются путем деления конечных значений на соответствующий коэффициент безопасности (FOS). FOS обычно принимается равным 2.0, хотя более высокий или более низкий FOS может рассматриваться по усмотрению проектировщика винтовой сваи или в соответствии с требованиями местных норм.Определение вместимости
Предел несущей способности винтовой сваи можно рассчитать, используя традиционное уравнение несущей способности:
Q u = ∑ [A h (cN c + qN q )]
| Где: |
| Q u | = | Предельная нагрузка сваи (фунты) | A ч | = | Площадь отдельной спиральной пластины (футы 2 ) | c | c | Эффективное сцепление с грунтом (фунт / фут 2 ) | Н c | = | Коэффициент безразмерной несущей способности = 9 | q | = | Эффективное вертикальное давление покрывающей породы (фунт / фут 2 | = | Безразмерный коэффициент несущей способности | ||||||||||||||||||
| Q u | = | Предельная нагрузка на сваю (фунты) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A h | = | отдельная площадь винтовой плиты (футы 2 )|||||||||||||||||||||||||||||||||||
| c | = | Эффективное сцепление с грунтом (фунт / фут 2 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| N c | = | Коэффициент безразмерной несущей способности = 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| q | = | Эффективное вертикальное давление вскрыши (фунт / фут 2 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| N q | = | Безразмерный коэффициент 9018 9018 Несущая способность 9018 Параметры общего напряжения следует использовать для кратковременных и переходных нагрузок, а параметры эффективного напряжения следует использовать для длительных, постоянных нагрузок. Как и другие альтернативы глубокому фундаменту, при проектировании винтового свайного фундамента необходимо учитывать множество факторов. GroundWorks рекомендует, чтобы проектирование винтовой сваи выполнялось опытным инженером-геотехником или другим квалифицированным специалистом. Другой хорошо задокументированный и принятый метод оценки несущей способности винтовой сваи — это корреляция с крутящим моментом при установке.Проще говоря, сопротивление скручиванию, возникающее при установке винтовой сваи, является мерой прочности грунта на сдвиг и может быть связано с несущей способностью сваи. Q u = КТ
Отношение мощности к крутящему моменту не является постоянным и зависит от условий почвы и размера ствола сваи. |
Коэффициент запаса прочности, равный двум, обычно используется для определения допустимой несущей способности грунта, особенно если во время установки винтовой сваи контролируется крутящий момент.