Винтовые сваи: несущая способность, допустимая нагрузка

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:

1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
3. 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.

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:

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.

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:

1. Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
2. Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
3. 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:

1. Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
2. После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
3. 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.

Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.

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:

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.

resforbuild.ru

Несущая способность винтовых свай. Как определить ⋆ Смело строй!

Как определить несущую способность винтовых свай винтовая сваяНесущая способность винтовых свай является основным показателем при выборе модели и марки опор. Прежде чем остановить свой выбор на виде и размерах сваи, застройщик должен знать несущую способность грунтового основания и величину нагрузки на фундамент от будущего здания. Совокупность этих исходных позволит определить, какой должна быть несущая способность винтовой сваи.

Исходные данные для определения несущей способности винтовой сваи

Винтовые опоры, как фундаментное основание, применяют на глинистых и слабых грунтах. Для расчета, определяющего вид винтовой опоры, проводят инженерно-геологические изыскания.

Отбор грунта поможет определить тип опор, которые можно монтировать на данном участке

Изыскания состоят из 3-х этапов:

• Отбор проб грунта;
• Лабораторные исследования;
• Составление технического отчёта.

На основании технического отчёта делают вывод о выборе марки винтовой сваи. Строительство домов до 3-х этажей освобождено от обязательной государственной экспертизы.

Поэтому зачастую застройщик самостоятельно определяет вид и количество винтовых опор нужных для формирования фундаментного основания будущего дома.

Для этого на строительном участке с помощью садового бура с глубины 1,8-2 метра, ниже уровня промерзания почвы, берут образцы залегания слоёв грунта.

Пользуясь таблицей несущей способности грунтов (СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты), определают вид и марку винтовой опоры.

Самостоятельное определение характеристики грунта

В случае самостоятельного строительства дома на винтовых сваях, застройщик может сам произвести расчет прочности фундамента. При расчете учитываются такие факторы, как: тип грунта, уровень грунтовых вод, глубина промерзания почвы и нагрузка от строения.

Типы грунтов

Прежде всего, нужно определить тип грунта. Для этого тщательно изучают состав почвы, полученный с помощью бура.

Использование свай позволяет соорудить надежное основание на торфяных почвах

Рассмотрим качественные характеристики грунтов:

• Песок считают крупным, если средний размер песчинок достигает размеров от 0,25 мм до 5 мм. Песчаное основание не подвержено пучинистости. Грунт такого типа при увеличении уровня влажности не меняет свой объём и не теряет своих свойств;
• Супесь – это песок с примесью глины не более 10%. Шар, скатанный из супеси, непластичен и легко разрушается от лёгкого надавливания. Высокое содержание песка в составе породы практически делает её непластичной. Малая пористость грунта положительно влияет на его стойкость к пучению;
• Суглинок формируется из смеси 70% песка и 30% глины. Раздавленный шар из суглинка, образует блин с трещинами по краям. Такое явление показывает то, что данный грунт обладает большой пористостью и подвержен пучению;
• Глина наиболее часто встречающееся грунтовое основание. Если в образце почвы содержание глинистых частиц составляет 30% и более, то породу определают, как глину. Раздавленный шар из глины образует сплошной блин без трещин и разрывов. Почва такого типа наиболее подвержена пучению при замерзании;
• Торф по своей сущности является грунтом органического происхождения, не обладающим несущей способностью. Строительство объектов на таких участках можно производить на винтовых сваях, при условии прохождения этих опор через торфяной слой к плотному грунту. Глубина залегания плотного основания является основным фактором при расчете длины винтовых свай.

Уровень грунтовых вод и глубина промерзания почвы свая

При неправильной установке свая может быть выдавлена пучением грунта

Присутствие грунтовых вод вызывает сезонное пучение грунта. Происходит это явление в зимний период. Вода в составе грунта под воздействием низких температур кристаллизуется в ледяную структуру. Лёд занимает объём на 9% больше, чем вода.

Замерзший грунт, увеличиваясь в объёме, начинает своё движение вверх так, как двигаться вниз не даёт нижележащий слой почвы. Поэтому винтовые опоры должны быть такой длины, которая позволяет винту опоры, закрепится в слое почвы ниже залегания грунтовых вод.

Во время наступления весны промерзший грунт оттаивает и двигается вниз. Гладкая боковая поверхность свай обеспечивает стойкость к движению промерзающих слоёв почвы во время сезонных колебаний температуры.

Уровень присутствия грунтовых вод можно выяснить методом пробного бурения. В тёплое время года в пробуренной скважине определяют глубину залегания грунтовых вод или отсутствие таковой.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как оценить результаты пробного бурения.

Применение фундаментного основания на винтовых сваях позволяет избежать сезонного поднятия дома вверх и повреждения его конструкций. Суммируя вышеперечисленные показатели, определяют длину опоры.

Пример расчета несущей способности винтовой сваи

Зная количество опор и общую нагрузку от веса проектируемого строения с учётом снеговой нагрузки, определяют силу давления на одну сваю.

Несущая способность опор определяется путём произведения опорной площади опоры и сопротивления грунта.

Зная диаметр винтовой части опоры – 32 см, опорная площадь будет равна 162 х 3,14 = 804 см2. В результате изыскательских работ и согласно справочным данным несущее сопротивление глинистого основания равно 6 кг/см2.

Расчет прочности одной опоры производится умножением опорной площади сваи на величину сопротивления грунта – 804 х 6 = 4,8 т. То есть опорная конструкция способна выдержать нагрузку величиной 4,8 тонн.

При расчете несущей способности нужно обязательно применять коэффициент запаса прочности. Величина коэффициента определяется по справочной таблице. В данном случае, принимая в расчет количество 20 опор, коэффициент будет равен 1,4. Количество свай зависит от размеров свайного поля, его длины и ширины.

Посмотрите видео, как производится измерение несущей способности уже установленной опоры.

Окончательный расчет несущей способности опоры производят по формуле N = F/Y, где N – нагрузка на одну опору, F – предварительная расчетная нагрузка, в данном случае она равна 4,8 т. Коэффициент Y равен 1,4.

Несущая способность сваи будет равна 4,8/1,4 = 3,43 т. В результате сопоставления полученных данных: несущей способности опоры, типа грунта, глубины промерзания почвы, уровня грунтовых вод, величины нагрузки на опору, длины и ширины свайного поля, определают марку винтовой сваи – ВС 133 длиной 2,5 м.

Правильный расчет несущей способности винтовой сваи обеспечит надёжное фундаментное основание будущего домостроения.

smelostroi.ru

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.

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 γ — 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 γ (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!

opalubok.ru

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 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.

semidelov.ru

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Если для строительства дома выбирается свайно-винтовой фундамент, то необходимо определиться и с типоразмером опор, и с их количеством, которое будет способно обеспечивать стабильность планируемой постройки. Так как многие владельцы загородных участков принимают решение о проведении самостоятельного строительства на таком фундаменте, есть смысл помочь им в проведении хотя бы предварительных расчетов.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Наверное, понятно, что общее количество опор зависеть от суммарной нагрузки, которой здание оказывает на фундамент. Ее необходимо равномерно распределить по сваям, так, чтобы не превысить допустимую нагрузку на каждую из них, чтобы здание не начало «тонуть» в грунте. И вот для этого требуется узнать возможности такой точки опоры. А поможет нам в этом калькулятор расчета несущей способности винтовых свай.

Ниже будут приведены некоторые пояснения по порядку проведения вычислений.

Содержание статьи

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Перейти к расчётам

На чем основывается и как проводится расчет

Чаще всего в частном строительстве используются недорогие, но достаточно надежные сваи со сварными лопастями, модельного ряда СВС (свая винтовая сварная). Этот модельный ряд включает несколько типоразмеров, которые применятся в зависимости от вида планируемой постройки – от лёгких заборов до полноценных загородных домов.

Для возведения жилых и хозяйственных построек обычно применяются сваи от СВС-89 и крупнее (число показывает диаметр трубы). Соответственно, с повышением диаметра трубы увеличивается и размер лопастей винтовой части, то есть, про сути – площадь опоры сваи на грунт. Эти размерные параметры свай уже внесены в программу расчета.

Каждый тип грунта обладает собственным сопротивлением нагрузке, или, иначе говоря, несущей способностью, выражаемой в килограммах на квадратный сантиметр. Таким образом, определив тип грунта на планируемой глубине залегания лопастей сваи, и зная их площадь, несложно вычислить и несущую способность опоры.

Сопротивления грунтов на глубине залегания от 1.5 и ниже – уже внесены в программу расчета.

Безусловно, должен быть предусмотрен и эксплуатационный резерв несущей способности опоры. Для этого вводится поправочный коэффициент. И вот здесь есть нюансы:

• Самый точный способ определения характеристик грунтов – это проведение геологического исследования участка. Поправочный коэффициент в этом случае – минимальный, всего 1,2, так как вероятность ошибки практически исключается. Но к этому способу прибегают нечасто, просто по причине высокой стоимости подобных работ.
• Второй способ – это установка так называемой эталонной сваи. Опора ввинчивается в грунт на участке строительства, и после того, как она заглубится ниже уровня промерзания, с помощью специальных приборов оценивается крутящий момент, прикладываемый к свае. Это дает достаточно точную картину несущей способности грунта, но поправочный коэффициент уже выше – 1,25.
• Наконец, многие владельцы участка полагаются на собственные силы, и оценивают грунт, выкапывая шурфы или пробуривая вручную скважины на требуемую глубину. Безусловно, степень точности такого анализа – далека от идеала, поэтому в расчет закладывается максимальный коэффициент надежности, доходящий до 1,7.

Итоговый результат несущей способности сваи будет получен в килограммах и тоннах. Определив этот параметр и располагая значение общей нагрузки от здания на фундамент, несложно определиться и с количеством свай.

Планирование свайного фундамента – как провести самостоятельно?

Чтобы не столкнуться в процессе эксплуатации здания с проблемами проседания или перекоса свайного фундамента, необходимо учитывать немало нюансов. Подробнее об этих важных вопросах – в специальной публикации портала, посвященной расчету количества свай.

stroyday.ru

Несущая способность винтовой сваи и грунта

Винтовые сваи: для чего они?

Существует множество вариаций фундаментов, каждая из которых формировалась на протяжении многих десятилетий или даже столетий (плитные и ленточные). Но есть и уникальные, которые были внедрены искусственно и прекрасно прижились. Одними из последних стали винтовые сваи, которые впервые были применены в 19 веке, а после этого постоянно дорабатывались и совершенствовались.

Схема видов фундамента на винтовых сваях.

В настоящее время винтовые сваи представляют собой цилиндры с неравномерно расположенными лопастями на конце. Снаружи цилиндры обработаны специальными составами, которые защищают металл от всевозможных негативных воздействий, а неравномерная постановка лопастей позволяет не рыхлить грунт при прохождении, а трамбовать его.

Области применения винтовых свай крайне различны: от привычного фундамента для дома, до поддерживающих «ног» линии ЛЭП.

Вернуться к оглавлению

Несущая способность сваи и ее расчет

Виды винтовых свай для различного грунта.

При проектировании любого фундамента, будь то лента, плита, столб или свая, первым делом нужно провести расчеты будущего дома и особенности грунта, в который будет производиться упор.

Определить массу дома несложно, т.к. производится только расчет массы внешних и внутренних несущих стен, перекрытия и кровли. Тогда как для замеров почвы придется воспользоваться не только листом бумаги.

Инженерно-геологические изыскания может проводить специальная фирма либо подразделение застройщика. Все изыскания сводятся к 3-м пунктам: работы на месте (забор грунта и воды), лабораторная работа (полный анализ грунта с водой) и подведение итогов (включая рекомендации). Данный процесс имеет особую важность в некоторых регионах мира, так в Перми из 21 опасного геологического фактора присутствует 19, и если их не предусмотреть, то строительство может закончиться, едва начавшись.

Касательно строительства небольших домов (1-2 этажа) экспертизу можно провести на глаз, т.к. не найти отличия во влажном и маловлажном песке не существенно.

Существует своя система, позволяющая заранее четко произвести расчет несущей способности, а потом определить все за и против.

Тип грунта	Сопротивление грунта	Несущая способность сваи
		ВСГ-1 73/250	ВСГ-1 89/300
Крупный песок	12	5888	8478
Песок средней крупности	11	5397	7772
Мелкий маловлажный песок	4	1963	2826
Мелкий насыщенный песок	2	981	1413
Супесь сухая	2	1963	2826
Супесь насыщенная	2	981	1413
Суглинок сухой	3	1472	2120
Суглинок насыщенный	1	491	707
Глина сухая	2,5	1227	1766
Глина насыщенная	1	491	707

Песок — этот стройматериал известен каждому. Существуют различные размеры песчинок — до 2 мм средний, а уже более крупный называют крупнозернистым. При намокании не изменяет своих свойств — не пучинистый. Особая ценность заключается в том, что расчет несущей способности делается в кратчайшие сроки.

Супесь — малопучинистый песчаный грунт, в котором до 10% глины.

Суглинок — пористый пучинистый грунт, который обладает свойствами пластичности. Содержание глины до 30%.

Глина — самый пучинистый из всех материалов. Прекрасно поддается деформации.

Винтовые сваи нельзя устанавливать на пучинистые грунты выше или равномерно с глубиной промерзания, т.к. сами сваи не пострадают, а построенный на них дом может быть полностью разрушен за 1 цикл замерзания. Можно смело не бояться завинчивать сваи ниже уровня промерзания даже через самые пучинистые грунты, где концентрация глиняных частиц более 60%, т.к. боковое давление такому металлу ничего не сделает.

Если расчет несущей способности винтовой сваи на данном пласту грунта не устраивает из-за безопасности, тогда можно просто попробовать углубиться, т.к. велика вероятность, что нижний пласт грунта окажется более подходящим.

moifundament.ru

Сваи винтовые для фундамента: расчет нагрузки

Деревянный дом на винтовых сваях

Винтовые сваи появились в середине прошлого века. Изначально опоры применялись в военном строительстве. Установка винтовых свай позволяла за короткий срок на слабых грунтах создать фундаментные основания для различных довольно тяжёлых фортификационных сооружений, прибрежных платформ для переправы и прочее. Впоследствии винтовые сваи (ВС) завоевали большую популярность в гражданском строительстве. Простота в монтаже опор позволяет хозяевам своими руками возводить фундамент в короткий срок. Главное — это правильно рассчитанная несущая способность винтовой сваи.

Что такое винтовая свая

Винтовые сваи

Назначение такого вида опор заключается в том, чтобы, минуя слабые слои почвы, передать нагрузку от здания через ВС на плотное грунтовое основание. Прохождение опоры через грунт достигается её вращением. Винт сваи входит в почву, как штопор в пробку.

ВС представляет собой цельносварную металлоконструкцию, состоящую из трёх частей: ствола (металлическая труба), конического наконечника и лопасти.

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.

Конический наконечник

Концевой наконечник в виде конуса делают литым или цельносварным. Острый конец сваи облегчает вхождение опоры в грунт.

Стволы опор со срезанным концом

Некоторые производители изготавливают стойки диаметром 58 мм без острого наконечника. Конец ВС обрезают под углом 45^о. Эллипсное отверстие заваривают стальным листом.

Для возведения заборов, мелких построек применяют сваи с открытым отверстием. В этом случае почва заполняет ствол опоры изнутри, что может вызвать коррозию. Однако, их применяют по причине их низкой стоимости.

Лопасти

На конце винтовой опоры приваривают одну или две лопасти. Чем больше диаметр ствола опоры, тем больше размер лопастей. Лопасти врезаются в грунт, и при вращении ствола вокруг своей оси, опора продвигается по вертикали вниз до проектной отметки.

Способы установки винтовых свай

Небольшие по длине (до 2 м) опоры устанавливают ручным способом. Сваи диаметром 108 мм и больше, длиной 2,5 м и более монтируют механизированным методом.

Установка винтовой сваи вручную

Ручная установка винтовых опор

1. ВС длиной до 2,5 м часто устанавливают вручную. Это делают следующим образом:
2. Сначала делают разметку свайного поля. Колышками и шнуром отмечают места установки опор.
3. Ручным буром делают воронку глубиной 30 – 40 см. Это задаст вертикальное направление погружения ВС в грунт.
4. Если в верхней части ствола отсутствуют монтажные отверстия, то их прорезают самостоятельно. Это можно сделать газовой горелкой или ацетиленовым резаком.
5. Опору опускают в ямку. В монтажные отверстия вставляют концы рычагов (это могут быть отрезки водопроводной трубы).
6. В работе участвуют 3 человека. Двое работников вращают ствол с помощью рычагов. Третий рабочий контролирует вертикаль ВС.
7. С помощью нивелира делают отметки на стволах опор, фиксирующие проектную высоту наземной части свай.
8. Угловой машинкой срезают лишние части стволов опор.
9. В зависимости от конструкции ростверка формируют опорные части оголовков ВС.
10. Устанавливают ростверк.

Сваи устанавливают на расстоянии друг от друга не более 3 м. Если расстояние составляет 4 м, то посередине устанавливают дополнительную стойку.

Установка 3 м винтовой сваи механизированной установкой

Механизированная установка винтовых опор

Силовая установка для вращения ВС устанавливается на подающей стреле любого передвижного грузоподъёмного механизма. Существуют специализированные передвижные установки для ВС.

Скорость формирования фундаментного основания с помощью механизированной установки значительно сокращают сроки строительства объекта.

Определение несущей способности винтовой сваи опытным путём

Помимо теоретического обоснования (расчёта нагрузки для винтовых свай) несущей способности ВС, проводят испытание винтовых стоек. Тестирование определяет возможности винтовой опоры выдерживать проектную нагрузку. Программа испытания состоит в следующем:

• ВС погружают в грунтовое основание на расчётную глубину;
• на оголовок приваривают площадку из металлического листа;
• на площадку помещают груз определённого веса;
• стойку выдерживают в течение нескольких дней, ведя наблюдение за осадкой опоры;
• предельная нагрузка, которая не будет давать осадку опоры, определяет несущую способность ВС.

Расчёт несущей способности винтовой сваи

Чтобы приступить к расчёту несущей способности винтовой стойки, надо получить исходные данные: расчётное сопротивление грунта, в который будет погружен шнек опоры, диаметр шнека (лопасти), габариты ВС.

Сопоставляя эти данные, специалисты получают расчётную несущую способность ВС. В заводских условиях в массовом производстве выпускают винтовые стойки длиной 2,5 м, диаметром ствола 58, 89, 108 и 133 мм. На основании многочисленных испытаний и расчётов были получены данные, которые отображает данная таблица:

Опорный слой грунта	Расчётное сопротивление грунта, кг/см2	58х2500, мм	89х2500, мм	108х2500, мм
Глина	5	1,6	2,5	3,5
Суглинок	4,5	1,4	2,2	3,2
Лёсс	1	0,3	0,5	0,7
Песок	9	2,8	4,4	6,4

Из таблицы становится понятно, какую нагрузку могут выдержать винтовые опоры в зависимости от сопротивления грунта. Например, при общем весе здания 35 тн для формирования фундаментного основания на глинистом грунте понадобится минимум 10 – 12 свай диаметром 108 мм. При таком же весе строения на песчаном основании достаточно будет установить минимум 6 – 7 опор.

Несмотря на установленное минимальное количество опор, сваи устанавливают по углам здания в точках пересечения внутренних и внешних несущих стен, а также в местах примыкания перегородок к несущим ограждениям.

Видео по расчёту фундамента на винтовых сваях:

Усиление несущей способности ВС

Дополнительное усиление ВС заключается в том, что внутреннюю полость опоры заполняют жидким раствором бетона. После того как верхушки свай были срезаны до проектной отметки, внутрь стволов заливают бетон.

Сваю заполняют раствором слоями по 50 — 70 см. Каждый слой тщательно трамбуют. Если диаметр ствола позволяет опустить внутрь сваи гильзу электрического вибратора, трамбовку слоёв бетона делают без особых физических усилий. Через узкую горловину бетон трамбуют отрезком арматуры либо другим штырём.

Заполненная бетоном полость не нуждается в антикоррозионной защите внутренней поверхности ствола опоры.

В многочисленных источниках информации можно найти массу таблиц и справочного материала по определению несущей способности винтовых свай. Наряду с этим, будет полезно поинтересоваться у хозяев соседних домов, как ведут себя фундаменты их строений на винтовых опорах, и какого размера были применены ВС.

Пример расчёта фундамента на винтовых сваях

Прежде чем приступить к расчёту свайного основания дома, необходимо подготовить исходные данные. В этот перечень входят следующие показатели:

• дом из бруса площадью 12х15 м;
• общий вес строения с полезной нагрузкой равен 90 тн;
• снеговая нагрузка на кровлю дома – 10 тн;
• винтовые сваи 108х2500 мм и 89х2500 мм;
• швеллер № 20 (ширина стенки 200 мм) для ростверка;
• глубина залегания несущего слоя грунта – 1700 мм;
• глубина промерзания почвы – 250 мм;
• уровень грунтовых вод – 1100 мм.

Исходя из этого, производят расчёт фундамента на ВС для деревянного дома. Расчёт осуществляют в следующем порядке:

• определяют оптимальное количество ВС. Сваи считают по количеству углов внешнего периметра здания, в точках пересечения внутренних и внешних стен;
• минимальное расстояние между опорами должно быть не более 3-х м;
• для основного фундамента потребуется 30 свай диаметром 108 мм, для веранды – 6 опор диаметром 89 мм;
• 108-я свая рассчитана на нагрузку от 4 до 7 тн. Минимальная общая нагрузка составит 30 х 4 = 120 тн. Фактическая общая нагрузка составляет (90 тн + 10 тн) 100 тн. Запас прочности – 20 тн;
• глубина погружения ВС – 2000 мм. Средняя высота наземной части – 500 мм;
• с учётом уклона рельефа местности и нивелирования наземной высоты ВС, высота цоколя будет составлять 400 мм;
• ростверк устраивают из приваренного швеллера к верхним концам свай. Швеллер приваривают полками вниз. Для обвязки ВС понадобится 120 п.м металлопрофиля.

Технико-экономическое обоснование возведения фундамента

Чтобы определить реальный объем денежных средств по устройству основания дома на винтовых сваях, все затраты сводят к единому итогу. Цены материалов и расценки на выполнение работ взяты усреднено по стране.

1. Стоимость сваи 108х2500 – 2,8 т.р. Общая сумма — 30 шт х 2,8 = 84 т.р.
2. Цена сваи 89х2500 – 2,2 т.р. Общая сумма – 6 х 2,2 = 13,2 т.р.
3. Установка вручную всех ВС с подрезкой под горизонтальный уровень равна 36 х 1,8 = 64,8 т.р.
4. Доставка свай на строительный участок – 1,5 т.р.
5. Стоимость швеллера № 20 с установкой на сварке – 120 п.м. х 1,05 = 126 т.р.
6. Доставка швеллера – 4 т.р.

Итого общая сумма затрат составит – 293,5 т.р.

Для сравнения устройство ленточного фундамента для такого дома обойдётся примерно в 900 т.р. То есть свайный фундамент на винтовых опорах принесёт экономию в 300 – 400 т.р.

kakfundament.ru