Как определить несущую способность винтовых свай

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Ещё статьи на эту тему:

Дополнительные рекомендации

В процессе расчета количества свай и их распределения по всей площади фундамента существует множество мелких особенностей, каждая из которых так или иначе сказывается на улучшении конечного результата:

• при установке фундамента из винтовых свай на сложном нестабильном грунте для усиления опорной конструкции используется обвязка с применением металлического уголка или швеллера на уровне цоколя;
• при отсутствии геодезических данных для расчетов лучше использовать параметры, соответствующие минимальной расчетной нагрузке, то есть создавать максимальный запас прочности;
• для улучшения качества расчетов, кроме формул и табличных данных, стоит применять программу для проектировки: она пересчитает все параметры и опровергнет или подтвердит ручной расчет;
• наименее прочные сваи обладают стволами из шовных труб с приваренными лопастями;
• по нормам цоколь не должен подниматься больше чем на 60 см над землей, при этом запас сваи по длине должен составлять от 20 до 30 см.

При монтаже свай на неровном участке желательно оставлять запас по длине в районе 20–50 см. В дальнейшем излишки можно будет отрезать или произвести выдергивание. А вот при недостатке – придется забивать новую сваю.

О том, как рассчитать количеситво винтовых свай, смотрите в видео ниже.

Расчет свайного фундамента

Выяснить, сколько именно нужно винтовых свай для фундамента, можно только после суммирования будущих нагрузок. Ниже приведено подробное руководство. Но следует знать, что учитывать надо не только основные строительные конструкции, но и отделочные материалы. Значительным весом обладают дверные и оконные блоки, инженерные коммуникации. Надо добавить вес мебели, крупной бытовой техники, котельного и другого оборудования.

Итоговый результат зависит от типа покрытия кровли, дополнительного оборудования

Калькулятор расчета суммарной нагрузки, оказываемой на свайно-винтовой фундамент

Далее приведены примечания к программе расчета:

• Площадь перегородок и внешних стен можно подсчитать лично. Для этого используют имеющиеся чертежи. Более точными получатся данные, если вычесть площадь дверных и оконных блоков. Если этого не делать, прочность фундамента будет создана с запасом. На этом этапе в соответствующей графе калькулятора выбирают основной материал строительных конструкций.
• Сведения о площади этажей пригодятся для расчета массы перекрытий. Здесь также указывают материал с учетом армирования, других важных деталей из открывающегося в соответствующем пункте списка. Следует вычесть пустые участки для монтажа лестничных маршей.
• Далее выбирают тип кровельного покрытия. Если нет определенного варианта, отмечают материалы, близкие по весу. Так, например, покрытие рубероидом будет примерно равно по весу мягкой битумной кровле при одинаковом количестве слоев. Вес стропильной системы добавляется программой автоматически с учетом сделанного выбора.
• В холодную пору года значительный вес способна создать снеговая нагрузка. Для точности необходимо отметить угол наклона скатов по отношению к горизонтали.

Карта осадков, определяющая вес снегового покрова

• Указанные на рисунке данные (нагрузки в кг на м. кв.) заносить в калькулятор не надо. Достаточно указать зону, в которой будет построен объект недвижимости.
• Масса ростверка из дерева незначительна, поэтому ее учитываю при расчетах, увеличивая размеры соответствующих стен. Если для обвязки свайного фундамента применяют металлический швеллер, иные тяжелые материалы, требуется отдельное вычисление.

После проверки данных нажимают виртуальную клавишу подтверждения. Расчет выполняется быстро, без дополнительного вмешательства со стороны пользователя. Чтобы узнать, хватит ли прочности опор, полученное значение делят на несущую способность единичной детали (НС), которая вычислена заранее.

Допустим, что для каркасного дома получилось количество свай, равное 17. Это еще не итоговый результат. С помощью чертежа с контуром здания и стенами выполняют распределение опорных точек. Их устанавливают в местах сопряжения ограждающих конструкций, в углах. На прямых отрезках строительных конструкций устанавливают сваи с шагом не более 300 см.

Если расчет сделать с запасом, не понадобится усиление буроинъекционными технологиями «слабого» фундамента

Приведенный выше расчет используют для проектирования капитальных строений. Небольшие пристройки, заборы и другие легкие сооружения можно возводить на менее прочных основаниях. Но надо помнить, что понадобятся отдельные опоры под тяжелое технологическое оборудование. Аналогичное дополнительное укрепление устанавливают под колонну, удерживающую большой вес, другие ответственные элементы силового каркаса.

При сложном рельефе местности и на крутых склонах перепад высот может быть слишком большой. В некоторых случаях понадобятся сваи разной длины. Их ввинчивают так, чтобы остался запас от расчетной высоты от 30 до 60 см. Излишки помечают с применением нивелира, обрезают по одному уровню. Далее закрепляют оголовки, устанавливают ростверк в соответствии с выбранным вариантом.

Загородный дом на винтовых сваях

Watch this video on YouTube

Предназначение

Такая разработка появилась неслучайно, ведь всем известно, что для легковесных сооружений зимнее пучение оборачивается серьезной проблемой, особенно если речь идет о строительстве деревянного дома на водянистой глинистой земле. Даже заглубление опоры ниже линии промерзания может не дать желаемого результата, так как малый вес постройки не противодействует существенным силам пучения, действующим на нижний сегмент основы, и она полностью или частично выталкивается вверх. И только благодаря расширению, которым снабжены винтовые сваи типа шуруп, удается избежать подобных неприятностей.

Свайно-винтовой фундамент

Плотный слой грунта надежно удерживает лопасть, и металлический штырь остается на своем месте. Здесь можно не беспокоиться о разрыве сваи, так как прочностные характеристики стали на растяжение соответствуют 330 – 600 МПа, в то время как силы пучения не превышают 0,2 МПа.

Способы вычисления несущей способности по различным параметрам

Несущая способность сваи зависит от целого ряда параметров. Главные из них – материал опоры и виды грунта, с которыми она контактирует при заглублении. Опираясь на данные характеристики можно легко рассчитать необходимое количество элементов свайного фундамента и их геометрические параметры.

Среди получивших наибольшее распространение в частном домостроении можно выделить следующие свайные фундаменты:

• На винтовых сваях;
• На забивных опорах;
• С помощью буронабивных свай.

Каждый вариант хорош в тех или иных случаях и может использоваться при строительстве зданий различной конструкции и этажности.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Винтовые сваи представляют собой стальные трубчатые опоры, оснащенные в нижней части лопастями, облегчающими процесс внедрения в грунт. Для строительства домов используют элементы диаметром 133, 108 и 89 мм. Более тонкие сваи можно применять для монтажа легких конструкций типа беседок и террас.

Фундамент на винтовых сваях

Несущая способность сваи с лопастями зависит от следующих параметров опоры:

1. Диаметра трубы;
2. Длины трубы, погруженной в почву;
3. Диаметра лопастей, распределяющих конечную нагрузку на грунт.

Даже трубы самого большого диаметра не позволяют использовать их для строений из таких сравнительно тяжелых строительных материалов, как кирпич и бетонные стеновые блоки. Для соответствия нагрузке дома даже на таких мощных почвах, как глиняные шаг установки винтовых свай может составлять 0,3 метра, что невыгодно с точки зрения технологии и экономики строительства.

Особенности фундамента на забивных сваях

Максимально возможная несущая способность забивной сваи позволяет широко использовать подобный вид фундаментов даже при строительстве многоэтажных жилых домов. Это способствует их распространению при возведении конструкций высотой до 40-60 метров.

Применение специализированной строительной техники позволяет использовать опоры, длина боковой поверхности которой может составлять десятки метров. Забитая свая нижним концом опирается на высокопрочные скальные породы, передавая им нагрузку от конструкции дома. Прочность материала опоры достаточна для сохранения ее целостности под такой высокой нагрузкой.

В частном домостроении фундамент на забивных сваях распространен очень слабо. Связано это с высокой стоимостью аренды пневматического забивного оборудования и его операторов. Только в крайних случаях строительные инженеры склоняются в пользу такого вида фундамента для двухэтажных частных домов.

Буронабивные сваи – оптимальный вариант фундамента

Буронабивные сваи аналогичны забивным, но монтаж тела опор осуществляется непосредственно на месте строительства. Для этого в грунте бурится отверстие, в которое опускается полая цилиндрическая опалубка в виде труб. Внутрь устанавливается стальной усиливающий каркас и полость заполняется бетоном. Для увеличения несущей способности сваи возможно изготовление ее нижнего конца в виде полусферического или конического расширения.

Важный аспект – материал, из которого изготовлена опора и способ ее изготовления. Максимальная величина характерна для железобетонных заводских стоек. Несущая способность сваи по материалу в расчетах характеризуется коэффициентами, величина которых определяется по соответствующим таблицам.

Фундамент на буронабивных сваях

В процессе бурения первого или пробного шурфа на месте строительства необходимо как можно тщательнее изучить имеющиеся слои грунта, ибо каждый из видов почв обладает различной несущей способностью сваи. Конкретные цифры по каждому виду почв легко найти в соответствующем ГОСТе, который называется «Грунты. Классификация». Эти величины учитывают, когда определяется несущая способность сваи по грунту.

Буронабивная свая, как и забивная, благодаря плотной посадке в почву нагрузку от конструкции дома передает не только своим нижним концом, но и по всей боковой поверхности. Это отличает их от свайных опор и служит неоспоримым преимуществом. Для более тщательного изучения технологии расчета несущей способности сваи рассмотрим ее на конкретном примере.

Как определить площадь свайной подошвы

Лопасти при ввинчивании в грунт, сдавливают его пласты и осуществляют почвенное уплотнение. Когда свая установлена, она начинает играть роль подошвы и воспринимает на себя нагрузку здания. Для расчета нагрузки, которую могут выдержать опоры-трубы, нужно вычислить площадь подошвы каждого изделия.

Вычисляемая площадь представляет собой окружность, и образуемая винтовой лопастью фигура – круг. Расчет основан на формуле:

S=πR².

Значение радиуса в данном случае равно удалению самой крайней точки на лопасти винта от оси сваи. Обычно завод-изготовитель винтовых изделий снабжает свою продукцию готовыми таблицами, в которых указана площадь подошвы каждого вида изделий.

Заводские сваи с остроконечной лопастью

Несущая способность винтовых свай

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

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

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

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

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

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

Винтовая свая/диаметр лопасти, мм	Нагрузка, тонн	Для каких строений подходят:
Диаметр 57/200	1-1.5	Забор сетка рабица, открытое крыльцо, настилы и т.д.
Диаметр 76/250	2-2.5	Заборы из профнастила, веранды, легкие хозяйственные постройки, беседки и т.д.
Диаметр 89/250	3-4	Бани, легкие каркасные дома, сараи, хоз. блоки, пристройки открытого и закрытого типа и т.д
Диаметр 108/300	5-7	Дома каркасные, брусовые, из сруба, бани и т.д.
Диаметр 133/350	8-10	Тяжелые деревянные дома из бруса и бревна, промышленные объекты.

Нагрузка на винтовые сваи:

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

• увеличить диаметр лопасти;
• перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
• установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

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

Изучение характеристик грунта

Для проведения инженерно-геологических изысканий и лабораторного исследования почвы выполняется пробное бурение скважин, выемка образцов почвы. Глубина бурения и количество шурфов зависят от характеристик объекта, типа ландшафта. Как правило, скважины делают глубиной на 0,5 м ниже уровня промерзания почвы. Такой подход позволяет оценить плотность несущего слоя, его толщину. Если участок имеет перепады по высоте, то одну из проб делают на самой низкой точке рельефа.

В лабораторных условиях определяется водонасыщенность грунта. Болотистые или глинистые почвы, которые удерживают влагу, имеют более низкую несущую способность. В толще грунта может располагаться небольшой проблемный участок с четко очерченными границами. Тогда элементы фундамента располагают таким образом, чтобы обойти его, не изменяя при этом контуров свайного поля.

Винтовые сваи — шаг установки

Данный вопрос является одним из ключевых, при расчете несущей способности фундамента. Чем меньше шаг свай, тем большее их количество разместится в заданном пространстве фундамента. А это означает увеличение потенциальной нагрузки, которую может выдержать фундамент. С другой стороны, большое количество свай увеличивает расход материала и повышает трудоемкость работ, следствием чего является возрастание общей стоимости фундаментных работ.

Ответ на вопрос — через какое расстояние ставят винтовые сваи — зависит от целого ряда факторов. Общая рекомендация состоит в том, что шаг между сваями не должен превышать 2-х метров. Увеличение расстояния приведет к существенному снижению несущей способности фундамента, поэтому данное расстояние принимается за максимальное даже для легких деревянных или панельных конструкций.

Важным моментом при определении шага является конкретный тип размещения свай.

• Одиночные сваи устанавливаются в качестве отдельных опор, и ставятся по периметру объекта в угловых точках и по центру несущей стены (правило 2-х метров сохраняется).
• Свайная лента — представляется собой ряд свай, размещенных под несущей стеной. Такой подход позволяет принимать более высокие нагрузки, и шаг между сваями сокращается (в зависимости от особенностей объекта вплоть до 500 мм).
• Свайный куст — несколько свай, установленных под тяжелые элементы, например колонны. Понятие шага здесь бессмысленно, так это одиночное конструкционное решение, при котором сваи размещаются достаточно близко друг к другу (по периметру основания колонны, например).
• Свайное поле — представляет собой сплошную установку свай, заполняющую весь периметр объекта. Такой подход практикуется при возведении относительно тяжелых сооружений. В данном случае, шаг между сваями так же является достаточно малым — около 1 метра.

Помимо общих нагрузок, при расчете шага свай так же необходимо учитывать такие факторы, как:

• Материал свай и их размер (особенно важен диаметр);
• Характеристики грунта и его несущей способности;
• Конструкционные особенности объекта (материалы, тип основания и т.д.);
• При возведении производственных объектов, необходимо учесть наличие оборудования, передающего нагрузки на пол (особенно внимательно следует отнестись к вибрационным воздействиям).

Обратите внимание, что если проектом вашего сооружения предусматриваются внутренние несущие стены, то шаг свай, размещенных под этой стеной должен быть на 30 % меньше, чем шаг между сваями по периметру. Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома

Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома
. Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай.

Пример расчета несущей способности свайного отдельно стоящего фундамента

Рассчитать свайный фундамент под колонну про­мышленного здания на действие центральной нагрузки N

= 1,0 МН. Материал ростверка — бетон класса В25 с расчетным сопротивлени­ем осевому растяжениюRbt = 1,05 МПа. Глубина заложения подош­вы ростверка по конструктивным соображениям принята равнойh = 0,8 м. Грунтовые условия стро­ительной площадки: 1 — песок пылеватый (γ1= 0,0185 МН/м 3 ,h1 = 3,6 м,E1 = 15 МПа); 2 — супесь пластичная (γ2= 0,0195 МН/м 3 ,h2 = 1,7 м;Е2 =17 МПа); 3 — песок плотный (γ3=0,0101 МН/м 3 ,h3 = 2,2 м,E3 = 32 МПа);4 — суглинок тугопластичный (γ4 =0.01 МН/м 3 ,h4 =3,4 м,E4 =30 МПа).L/H—5,1.Решение.

Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С5,5-30, длинойL = 5,5 м, размером поперечного сечения 0,3×0,3 м и длиной острияl = 0,25 м. Сваи погружают с помощью забивки дизель-мо­лотом.

Найдем несущую способность одиночной висячей сваи, ориенти­руясь на расчетную схему, показанную на рис. 6.1, а

и имея в ви­ду, что глубина заделки сваи в ростверк должна быть не менее 5 см.

Рис. VI.1

Площадь поперечного сечения сваи A

= 0,3·0,3 = 0,09 м 2 , периметр сваи

По табл. 1.18(Приложение I) при глубине погружения сваи 6,5 м для песка мелкого, интерполируя, найдем расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R =

2,35МПа.

По табл. 1.18(Приложение I) для свай, погружаемых с помощью дизель-моло­тов, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи γcR

=1,0 и по боковой поверхностиγcf =1,0.

Пласт первого слоя грунта, пронизываемого сваей, делим на два слоя толщиной 2 и 0,8 м. Затем для песка пылеватого при сред­них глубинах расположения слоев h1

= l,8 м иh2 = 3,2 м, интерполи­руя, находим расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи, используя данные табл. 1.19(Приложение I):f1 = 0,0198 МПа,f2 = 0,0254 МПа.

Для третьего слоя грунта при средней глубине его залегания h3

= 4,45 м по этой же таблице для супеси пластичной с показате­лем текучестиIL = 0,6, интерполируя, находимf3 = 0,0165 МПа.

Для четвертого слоя при средней глубине его расположения h4

= 5,775 м для песка мелкого находимf4 = 0,041б МПа.

Несущую способность одиночной висячей сваи определим по формуле (6.4)

Ф=

1 =0,364 МН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

F

= 0,364/1,4 = 0,26 МН.

В соответствии с конструктивными требованиями зададимся шагом свай, приняв его равным а = 3b

= 3·0,3 = 0,9 м. Далее определим требуемое число свай:

Окончательно примем число свай в фундаменте равным 4 и разместим их по углам ростверка.

Найдем толщину ростверка из условия (8.8):

По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее hp

= 0,05+ 0,25 = 0,3 м, что больше полученной в результа­те расчета на продавливание. Следовательно, окончательно примем высоту ростверка равной 0,3 м.

Расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи в соот­ветствии с конструктивными требованиями назначим равным lр

= = 0,3·30+5=14 см, примем его окончательно, кратным 5 см, т. е.lp = 15 см. Расстояние между сваями примем равным:l =3b = 0,9 м.

Конструкция ростверка и его основные размеры показаны на рис. VI.1, б.

Найдем вес ростверка G3

= 0,025·0,3·1,5·1,5 = 0,0169 МН и вес грунта, расположенного на ростверке,Gгр = 0,5·1,5·1,5 ·0,0185 = 0,0208 МН.

Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле:

Найдем вес свай:

G1

= 4 (5,5·220·10 + 50·10) = 50800 H = 0,0508 МН.

Вес грунта в объеме АБВГ

(см. рис. 6.1):

Вес ростверка был найден ранее: G3

=0,0169 МН.

Давление под подошвой условного фундамента:

По табл. 1.12(Приложение I) для песка мелкого, на который опирается условный фундамент, с коэффициентом пористости е

= 0,598 найдем значение удельного сцеплениясп = 0,003 МПа.

По табл. 1.13(Приложение I) по углу внутреннего трения φn

= 34°, который был определен ранее, найдем значение безразмерных коэффициентов:Mγ =l,55,Mq =7,22 иМс =9,22.

Определим осредненный удельный вес грун­тов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

По табл. 1.15. (ПриложениеI) для песка мелкого, насыщенного водой, при соот­ношении L/H>4

находим значения коэффициентовγс1 = 1,3 иγс2 = 1,1.

По формуле (8.3) определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

Основное условие при расчете свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется: Рср

= 0,276 МПа

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения:Учись учиться, не учась! 10546 – | 7960 – или читать все.

93.79.246.243 studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.

Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.

Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.

Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:

• диаметры ствола и лопастей;
• длина свайной конструкции;
• характеристики грунта.

Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:

• H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
• F — «чистая» нагрузка;
• уk — поправочный коэффициент.

Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:

• Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
• Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки. Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.
• Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.

Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.

Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.

Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.

Диаметр столба, мм

Диаметр лопасти, мм

Толщина стали (ствол), мм

Толщина стали (лопасть), мм

При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности. Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:

• глинистые почвы и суглинки — 135 см;
• песчаные — от 164 до 176 см;
• каменистые — 200 м.

Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.

Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.

Rо на глубине 150 см и более, кг/см2

Галька с включениями глины

Гравелистый с включениями глины

Песчаные почвы (крупная фракция)

Песчаные почвы (средняя фракция)

Песчаный (мелкая фракция)

Глинистые почвы и супеси

Вязкие глинистые почвы

Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением)

Насыпной грунт (без уплотнения)

Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание. Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.

Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.

Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).

Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см

песчаные (крупная и средняя фракция)

песчаные (мелкая фракция)

Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж. Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.

Как выбрать стержни?

Выбирая изделия, нужно учитывать:

1. Тип и вес сооружения.
2. Несущую способность опоры.
3. Геологические условия участка.

Рассчитав суммарные нагрузки и используя справочную информацию о сопротивлении грунта, выбирают количество свай с учетом их несущей способности. Последний параметр напрямую связан с диаметром и длиной опоры. Длину выбирают, исходя из глубины промерзания грунта и высоты цоколя.

Рекомендации по выбору диаметра свай:

• Ø57 мм – заборы из сетки, легковесные конструкции;
• Ø76 мм – тяжелые ограждения из кирпича и профнастила;
• Ø89 мм – пристройки, террасы, гаражи, хозяйственные постройки;
• Ø108 мм – малоэтажные дома, дачи, бани, ангары;
• Ø 133 мм – тяжеловесные постройки весом до 12 т.

О размерах и диаметрах винтовых свай читайте в этой статье, как выбрать опоры для разных типов фундаментов — в этой. О винтовых сваях 108 расскажет эта статья.

Виды винтовых свай

В зависимости от материала изготовления винтовые сваи различаются на типы:

1. Металлические сваи – стальные изделия из профильной трубы. Отличаются недорогой стоимостью и возможностью ручного монтажа.
2. Железобетонные сваи – изделия, изготовленные из бетона, упрочненные армированным каркасом (подробнее об армировании свай читайте тут). Столбы имеют винтовую часть и оснащены металлическим наконечником. Отличаются повышенной несущей способностью и сроком службы от 100 лет за счет стойкости бетона к коррозийным процессам.

Металлические винтовые сваи по конфигурации лопастей различаются на:

• лопастные;
• спиральные;
• комбинированные.

По способу изготовления наконечников:

• литые;
• сварные;
• кованные.

По способу нанесения антикоррозионного покрытия:

• нанесение обмазочных материалов;
• холодное оцинкование;
• горячее оцинкование.

Подробнее о том, каких видов бывают винтовые сваи, можно узнать здесь, об оцинкованных винтовых сваях читайте здесь, о бетонных — тут, о металлических — тут.

Заводское производство и самостоятельное изготовление

Бетонные винтовые сваи изготавливают только на заводах, поскольку технология производства предполагает использование виброоборудования и сушильных камер. Металлические сваи можно сделать в домашних условиях при умении обращаться со сварочным аппаратом и болгаркой.

Себестоимость самодельных опор выходит в 3 раза дешевле покупных изделий, но нужно учитывать такие факторы:

Использовать профильные трубы из высокопрочных марок стали.
Для лопастей применять листовую сталь толщиной не ниже 4–5 мм.
Уделять внимание прочности сварочных швов.
Выбирать качественные гидроизоляционные материалы.

Заводские изделия изготовлены по ГОСТУ и соответствуют заявленным техническим характеристикам. В свою очередь для самодельных труб сложно рассчитать несущую способность, что предполагает риски в процессе монтажа и эксплуатации. Как сделать винтовые сваи своими руками, можно узнать тут.

Размеры опор

Характеристики винтовых свай:

• длина трубы – от 1 м;
• диаметр сечения – от 57 мм;
• толщина стенки трубы – от 3,5 мм;
• толщина лопасти – 4–5 мм;
• диаметр лопасти – 150–300 мм.

Сваи с такими размерами обеспечивают необходимую несущую способность для легковесных сооружений, построенных на суглинистых почвах, которые преобладают на территории Московского региона и других областей РФ.

Нагрузка

Допустимая нагрузка на фундамент определяется типом грунта, а также несущей способностью одной опоры. Характеристика винтовой металлической сваи зависит от длины столба, а также диаметра трубы и лопастей. Подробнее о нагрузке на винтовые сваи можно узнать тут.

Зависимость параметров отражена в таблице:

Тип грунта	Несущая способность сваи (тонны) диаметром 108 мм при диаметре лопастей 300 мм
длина столба – 1,5 м	длина столба – 2,5 м	длина столба – 3м
Пластичные глины	3,7	4,4	5,0
Полутвердые глины	4,7	5,4	6,0
Суглинки, супеси	3,7	4,5	5,0
Пески средней фракции	Не используются	9,5	10,5