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.

Таблица значение нагрузки, которую может вынести каждый тип грунта
Таблица значение нагрузки, которую может вынести каждый тип грунта

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
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 установки отступления 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.
Внешний вид изделий
Внешний вид изделий
 

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:

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
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
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.

Расчет несущей способности винтовых свай обновлено: Октябрь 1, 2017 автором: zoomfund

 

Автор статьи
Самохин Олег Юрьевич
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
Загрузка...

Подготовил
Самохин Олег Юрьевич

Задать вопрос специалисту
Читайте по теме

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *