Заказать звонок

с 10:00 до 19:00, без выходных

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.

Винтовые сваи

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.

Несущая способность

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*R 2 или S = 3,14*D 2 /4,

где R и D – радиус и диаметр соответственно.

Виды лопастей винтовых свай

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.

Интересно почитать:  Гидроизоляция между фундаментом и цоколем

Таблица

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.

Распределение свай

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.

Несущая способность винтовых свай

soil-flow

Несущая способность сваи является важным параметром, который необходимо учитывать при подборе опор для возведения винтового фундамента. По сути, этот показатель отражает возможности свай выдерживать определенную нагрузку без потери своих функциональных качеств. При этом принимаются во внимание и возможные деформации грунта. У каждого грунта своя собственная прочность, а у свай может быть разная длина и диаметр трубы и лопастей. Исходя из этого, при расчете несущей способности сваи сначала требуется выяснить прочность почвы, которая определяется в ходе геологических изысканий участка, после чего можно подходить непосредственно к расчету несущей способности винтовой сваи.

Определение прочности грунта

soil-load

Для определения прочностных характеристик грунта требуется проведение геологических изысканий застраиваемой площадки. Особенно это касается ситуаций, когда выполняется строительство фундамента для сооружений I и II степени ответственности. К таким сооружениям относятся жилые дома и гостиницы, предназначенные для постоянного проживания людей. Если же у застройщика нет возможности или финансовых средств для того, чтобы вызывать специалистов для проведения геологических изысканий, можно самостоятельно оценить залегающий грунт при помощи бурения в земле нескольких шурфов, необходимых для взятия образцов грунта. Образцы породы, извлеченные из скважины, осматриваются визуально, а затем из нормативного документа «СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений» следует выбрать несущую способность грунта.

Интересно почитать:  Установка фундаментных плит

Расчетное сопротивление при нагрузке наиболее популярных грунтов в российских регионах имеет следующие значения:

  • рыхлая почва с большим содержанием песка и глины 3,5 кг/см²;
  • песок мелкой фракции, гравий с глинистыми включениями 4 кг/см²;
  • галька с некоторым содержанием глины 4,5 кг/см²;
  • песок средней фракции 5 кг/см²;
  • глина, песок крупной фракции 6 кг/см².

Стоит отдельно отметить, что очень часто на одном участке, где планируется установить винтовые сваи, может быть представлено сразу несколько типов почвы. Именно поэтому при использовании винтовых свай для строительства основания одноэтажного дома с даже с небольшой площадью нужно сделать примерно 4-5 шурфов. Это поможет избежать ошибок в расчетах несущей способности свай.

Виды свай и их допустимая нагрузка

vidy-svai

На сегодняшний день существует достаточно большое количество типоразмеров винтовых свай. Благодаря этому можно без каких-либо проблем подобрать винтовые сваи с учетом особенностей возводимых объектов и нагрузок, которые будет испытывать фундамент в ходе дальнейшей эксплуатации.

Расчет несущей способности можно начинать с определения площади лепестковой подошвы. Для этого можно использовать классическую формулу:

Sп = 3,14 х R², где в качестве R нужно взять расстояние от центральной оси до крайней точки сваи, которая образует контур лепестка.

Площадь лепестковой подошвы для разного диаметров винтовой сваи составляет:

  • для винтовой сваи с диаметром 89 мм – 490 см²;
  • для винтовой сваи с диаметром 108 мм – 706 см²;
  • для винтовой сваи с диаметром 159 мм – 1590 см²;
  • для винтовой сваи с диаметром 325 мм – 9567 см².

Таблица типоразмеров винтовых свай в зависимости от назначения винтовых фундаментов:

Наименование

Диаметр ствола

Длина сваи

Диаметр винта

Толщина стенки

Несущая способность

Опоры для ограждений, беседок, террас

Опорные стенки для борьбы с оползанием грунта

Для усиления проблемных фундаментов

Для усиления причалов

В качестве основания для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозяйственных блоков и других легковесных построек

В качестве опорных элементов для фундамента, усиленного обвязкой

Расчет несущей способности винтовых свай

Определив несущую способность грунта и площадь подошвы винта, можно рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свая. Для расчета нагрузки сваи потребуется воспользоваться следующей формулой:

  • N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см2);
  • Sп – площадь подошвы лепестка (см2);
  • Ro – сопротивление грунта (кг/см2);
  • yk – коэффициент надежности.

Коэффициент "yk" напрямую зависит от числа опор, которые потребуются для возведения фундамента, а также для достоверности результатов геологических изысканий участка:

  • yk = 1, 7, если количество свай меньше 5;
  • yk = 1, 4, если использовано до 20 опорных элементов;
  • yk = 1, 2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.

участок строится на глинистом участке (Ro = 6 кг/см²). В качестве опорного элемента планируется использовать винтовую сваю длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300 мм. Тогда можно рассчитать точную площадь подошвы лепестков на винтовых сваях:

Sп = 3,14 х (30/2) 2=706 (см²).

При самостоятельном анализе грунта, а также при использовании табличных значений Ro принимают yk = 1,7. Определив все исходные данные, мы можем рассчитать, что искомая нагрузка на фундамент будет составлять:

N = (706 х 6)/1, 7 = 2491 кг или 2,5 тонн.

Ошибки при выборе сваи

Как правило, при подборе сваи основные ошибки возникают при определении сопротивления почвы, так как только этот параметр определяется опытным путем. Именно поэтому опытные специалисты, которые уже давно занимаются сваями, при расчете максимальных нагрузок всегда принимают во внимание коэффициент надежности. Это помогает нивелировать недостоверность данных при выборе сопротивления грунта. Если этого не сделать, то можно ошибиться с количеством опорных элементов и неправильно подсчитать шаг между ними. В итоге можно получить увеличение реальной массы проектируемой конструкции, что может стать причиной перерасхода финансовых затрат и снижения скорости строительства. Либо можно создать ненадежное основание, которое слишком быстро начнет разрушаться от преждевременного износа.

Интересно почитать:  Как сделать фундамент для пристройки к дому

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

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.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

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.

Цены на винтовые сваи

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.

калкс5Планирование 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 .

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector