Содержание

Винтовые сваи 133 несущая способность

Несущая способность винтовой сваи

Несущая способность сваи влияет на массу, которую может выдержать отдельный элемент свайно-винтового фундамента. В зависимости от количества свай в фундаменте рассчитывается общая масса, которая может воздействовать на основание здания. Несмотря на одинаковую конструкцию сваи в разных грунтах параметры несущей способности могут существенно отличаться, что делает невозможным использование свайно-винтового фундамента на отдельных территориях.

Виды грунта и их влияние на несущую способность сваи

Наиболее распространенными видами грунта в России являются:

Также грунты могут быть насыщенными влагой, маловлажные и сухие, что играет немаловажное значение при определении несущей способности сваи.

Песок является достаточно распространенным видом грунта и знаком каждому. В зависимости от размера песчинок песок также разделяется на несколько разновидностей. При размере песчинки 2,5-5 мм песок считается крупным и имеет расчетное сопротивление грунта в пределах 12-13 кг/см2. Песок средней крупности имеет песчинки размером до 2 мм и его показатели равны 11-12 кг/см2. Мелкозернистый песок может иметь совсем мелкие песчинки, а его сопротивление находится в пределах 4-5 кг/см2. Песок не меняет своих характеристик под воздействием влаги и представляет собой непучинистый грунт.

Супесь также является нередко встречающимся видом грунта и состоит из смеси песка с глиной. Обычно в супеси содержится не более 10% длины, из-за чего грунт малопластичен и подвержен пучению. Супеси достаточно часто могут быть насыщенные влагой, поэтому при расчете несущей способности сваи обязательно учитывать влажность грунта. Расчетное сопротивление сухой супеси составляет 4-5 кг/см2. Влажная супесь имеет показатель в пределах 2-3 кг/см2.

Суглинок – еще одна разновидность смеси песка и глины. Содержание глины в почве составляет до 30%, благодаря чему грунт более пластичный и имеет большую пористость. Из-за повышенной пористости грунт подвержен пучению вследствие напитывания влагой. Сопротивление сухого суглинка составляет 3-4 кг/см2. Влажные суглинки имеют значительно худшие характеристики, которые могут колебаться в пределах 1-3 кг/см2.

Глина является наиболее распространенным грунтом на территории России. В составе почвы содержится более 30% глины, но при этом допускаются включения и других материалов. Глина очень пластична и максимально подвержена морозному пучению. Сухая глина имеет показатели расчетного сопротивления в пределах 2,5-6 кг/см2. Глина с повышенным содержанием влаги может иметь показатели 1-4 кг/см2.

Стоит учесть, что возведение различных строений на участках с грунтом, показатели которого составляют ниже 2,5 кг/см2, является недопустимым, так как эксплуатационные характеристики помещения существенно ухудшаться, а долговечность здания – снизится. Неправильно возведенное строение может привести к обрушению, что сделает нахождение в здании небезопасным.

Как влияет уровень грунтовых вод на несущую способность

Хоть винтовые сваи и могут ввинчиваться во влажный грунт, но уровень грунтовых вод также существенно влияет на эксплуатационные характеристики металлоконструкции. При замерзании вода начинает выталкивать почву наверх, поэтому очень важно ввинчивать винтовые сваи в слой грунта, который находится ниже грунтовых вод. Использование более длинных свай позволит уберечь строения от ухудшения эксплуатационных характеристик, а также повысит несущие свойства конструкции и позволит использовать меньшее количество свай при организации фундамента.

Зная, на какой глубине залегают грунтовые воды и используя правильную длину сваи и необходимую ширину лопасти, можно возвести строение, которое будет отличаться долговечностью и надежностью в течение всего срока эксплуатации.

Как вычислить несущую способность сваи

Для вычисления несущей способности винтовой сваи необходимо умножить площадь основания на сопротивляемость грунта. Площадь основания вычисляется по размеру лопастей, которые перемножаются на число Пи. При расчете берется винтовая свая, которая погружается в грунт на глубину 2 метра. Если диаметр лопастей сваи равен 25 см, то необходимо умножить 12,5х12,5х3,14. Площадь лепестковой подошвы металлической сваи будет равна 490,6 квадратным сантиметрам. Для получения несущей способности сваи необходимо перемножить данные показатели и характеристики грунта. Если дом возводится на сухой супеси, то необходимо умножить 490,6 на 5. В результате будет получена масса, которую свая может выдержать. В данном случае винтовая свая сможет выдержать 2,4 тонны.

На каждом участке показатель несущей способности сваи будет разным, так как отличаются характеристики грунта и его расчетное сопротивление. Помните, что расчет несущей способности сваи лучше доверить специалистам, которые могут определить характеристики грунта и правильно рассчитать параметры. При неправильном подсчете несущей способности может случиться перерасход свай в лучшем случае и нарушение целостности конструкции вплоть до обрушения здания в худшем. Чтобы избежать неприятностей с фундаментом, стоит ответственно подходить к расчету каждого показателя и не бояться заказывать дополнительные экспертизы для получения всех необходимых показателей.

Полученные в результате неквалифицированных расчетов показатели, очень усредненные, поэтому отталкиваться от них не целесообразно. При расчете несущей способности, кроме прочих, обязательно учитывать коэффициент надежности, который может уберечь здание при нештатных нагрузках на него. Максимально возможная несущая способность свайных конструкций имеет значительно больший показатель, но от нее не стоит отталкиваться, так как эти данные являются предельными и могут привести к разрушению сваи или ее деформации.

Несущая способность винтовых свай. Как определить

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.

Читать еще:  Ленточный сборный фундамент гост

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.

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.

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

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.

Расчет несущей способности винтовых свай

Преимущества винтовых свай значительно расширяют возможности строительства – здания можно возводить при любой погоде, на слабых и подтопляемых грунтах. При планировании свайного фундамента в первую очередь опираются на значение несущей способности винтовых изделий. Именно этот параметр определяет суммарную нагрузку, которую сможет выдержать опора возводимого строения.

Читать еще:  Как сделать встроенный шкаф из гипсокартона купе своими руками?

Описание изделий и нюансы их монтажа

Под винтовыми сваями понимаются стальные трубы, имеющие заостренный конец и винтовые лопасти для вворачивания в грунт. Отсутствие каких-либо швов у свай объясняет их высокую прочность и незначительную подверженность коррозии. Стенки трубы могут иметь различную толщину – обычно эта цифра находится в диапазоне от 4 до 7 мм. Строительный рынок предлагает потребителю сваи любой длины, минимальная – 1 м.

Предназначение винтового наконечника не ограничивается монтажной функцией, лопасти препятствуют выталкиванию изделия грунтом. Невинтовой вариант свай требует бетонирования, в то время как изделия с нарезанной резьбой нет нужды закреплять в структуре почвы. Это позволяет снизить себестоимость работ по возведению фундамента.

Габариты фундамента и масштабы проекта являются теми факторами, которые определяют выбор технологии установки винтовых свай:

  • вручную;
  • с привлечением гидравлической спецтехники.

Работы по ввинчиванию свай

Метод монтажа не влияет на показатель несущей способности изделий. При любом сценарии трубы вворачивают в землю наподобие шурупа. Но для повышения прочности будущего фундамента монтаж винтовых изделий требует соблюдения ряда правил:

1) в мерзлом или имеющем включения твердых горных пород грунте предварительно необходимо сделать скважину буровой установкой. Это лидерное отверстие облегчит строительство и не повредит несущей способности будущего основания;

2) на заболоченных и часто подтопляемых почвах очень важно провести ряд антикоррозийных мероприятий. Сначала тело трубы внутри заливают бетонным раствором, потом обрабатывают стальную поверхность снаружи любым гидрофобным составом;

3) важная задача – повышение прочностных характеристик 2-метровых свай, их укрепляют изнутри арматурой.

Расчет несущей способности свай производится для идеальных условий монтажа. Даже небольшие отступления от технологии установкиотступления по прочности готовой конструкции. Важно правильно оценить структуру грунта и наметить точную последовательность рабочих операций.

Плюсы и минусы винтовых свайных изделий

Ключевая положительная черта винтовых свай – их высокая несущая способность. Помимо этого, у изделий из стали имеются и иные преимущества:

  • монтаж фундаментных элементов выполняется без всякой подготовки территории – надобности в выемке пластов почвы, проведении осушительных работ и иных манипуляций нет;
  • скорость строительства выгодно отличается от устройства, например, ленточного или плитного основания;
  • отсутствует необходимость дополнительного укрепления свайных винтов, что делает бюджет проекта вполне приемлемым;
  • ввинченные сваи можно нагружать сразу после завершения установки;
  • покрытие труб антикоррозийными средствами позволяет строить фундаменты даже в болотистых местностях, что широко используется возведении ЛЭП при прокладке электротрасс;
  • из специальной техники требуется лишь один вид, оборудованный гидравликой. При устройстве блочного фундамента требуется экскаватор, кран, техника для перемещения подъемного механизма и транспорт для вывозки грунта из котлована.

Винтовые сваи не лишены и своих недостатков:

1) при монтаже изделий в очень твердые слои грунта антикоррозийное покрытие может повредиться, что вызовет их постепенное поражение коррозией. Результат очевиден – сокращение значения несущей способности фундамента;

2) монтаж винтовых изделий вблизи электроподстанций и маршрутов электричек сопряжен с определенным риском – в структуре грунта вблизи таких объектов скапливается блуждающий электроток, который приводит к деградации стали и снижению прочности основания.

Сфера применения винтовых изделий

Применение свайно-винтовых изделий в различных отраслях жизнедеятельности человека имеет широкий диапазон:

  • возведение опор под линиями электропередач;
  • наружная реклама;
  • проведение спортивных мероприятий (установка больших мониторов, прочих высотных конструкций);
  • строительство мачтовых сооружений;
  • возведение всевозможных хозяйственных сооружений;
  • расширение дома за счет строительства дополнительных помещений;
  • работы в условиях высокой влажности (подземные сооружения, мосты, портовые пристани и т.д.);
  • дополнительное укрепление бетонных фундаментов.

Важно: на расчет предельной нагрузки на опору оказывают влияние не размеры самих изделий, а площадь их подошвы и несущие возможности грунта.

Как определить площадь свайной подошвы

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

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

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

Заводские сваи с остроконечной лопастью

Расчет: нормированным диаметром для сваи 108 является значение в 30 см. Получается, что радиус составляет ½ диаметра, или 15 см. Используя вышеупомянутую формулу для определения площади круга, получается 706,5 кв. см (3,14*15).

Как определить несущую силу почвы и каждой сваи

Расчет несущей силы каждого типа грунта уже давно произведен. Результаты точных геологических и инженерных изысканий сведены в таблицу, представленную в тексте (таблица 1).

Зная нагрузку, которую способен принимать на себя грунт и площадь сваи, можно выполнить расчет несущей способности винтового изделия 89 или 108. Для примера возьмем тип почвы – глина.

1) диаметр винтового элемента равен 30-ти см, площадь для этого примера рассчитана ранее и составляет 706,5 кв. см;

2) из таблицы несущих возможностей почвы возьмем значение для глинистой структуры – 6 кг/кВ. см;

3) перемножаем цифры и получаем результат 4,2 тонны.

Расчет нагрузки показал, что определенная свая (89, 108 или 133) при погружении в глинистый грунт выдержит нагрузку, не превышающую 4,2 тонн. При условии заглубления 200-250 см.

Строительство домов на неровном ландшафте

Для определения суммарной нагрузки на будущий фундамент необходимо произвести расчет для одного свайного элемента и умножить на число свай 108 (или иных, используемых по проекту моделей).

Важно: винтовая свая 108 расшифровывается как свайный элемент с 108-мм сечением стальной трубы-стержня.

Подготовил
Самохин Олег Юрьевич

Читать еще:  Как самому залить фундамент под веранду присоединить к дому?

Как определить несущую способность винтовых свай

Несущая 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

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 определают 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, определают длину опоры.

Пример расчета несущей способности винтовой сваи

Зная количество опор и общую нагрузку от веса проектируемого строения с учётом снеговой нагрузки, определают 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 16 2 х 3,14 = 804 см 2 . В результате изыскательских работ и согласно справочным данным несущее сопротивление глинистого основания равно 6 кг/см 2 .

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector