Нагрузка на винтовую сваю 133

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?“

Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

Тип винтовой сваи	Нагрузка на сваю не менее, тн
СВЛ-57	1
СВЛ-76	2
СВЛ-89	2,5
СВЛ-108	5
СВЛ-133	8
СВЛ-159	15
СВЛ-219	20
СВЛ-325	30

Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.

Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.

Расчет свайно-винтовых фундаментов

Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:

• прочности материала свай и свайных ростверков;
• несущей способности грунта основания свай;
• несущей способности оснований свайных фундаментов;
• если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

• осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
• перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

1. при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
2. фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
3. расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
4. снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
5. коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
6. грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
7. глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
8. винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
9. 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
10. 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.

Пример расчета свайно-винтового фундамента 2-х этажного дома с размером 6х8 метров

Рассмотрим пример расчета фундамента из винтовых свай при строительстве 2-х эт. дома площадью 6000х8000 мм. У него будет сооружаться пологая крыша и 1 внутренняя несущая стена. Ставится этот дом на глинистой почве с несущей способностью в 4,5 кг/см².

Математические расчеты следующие:

1. площадь кровли дома – 50 м²;
2. площадь чердака – 50 м²;
3. площадь для перекрытий 1-го и 2 этажа – 100 м²;
4. площадь всех внешних стен – 160 м²;
5. площадь несущей внутренней стены – 50 м²;
6. периметр фундамента – 34 м.

В результате получаем следующие данные по нагрузкам на фундамент:

1. при использовании плосского шифера для кровли, ее вес составит 2,5 тонны;
2. вес чердачного перекрытия – 3,5 тонны;
3. перекрытий для этажей – 10 тонн;
4. вес внешних стен – 16 тонн;
5. вес внутренних стен – 5 тонн;
6. ростверка + сваи – 3 тн;
7. полезная нагрузка (мебель, оборудование, примерное количество проживающих) – 26 тонн;
8. вес снега – 5 тонн (из справочника региона);
9. итого общий вес всего строения – 71 т.

При получении данных нужно пользоваться специальными справочными данными и нормами, которые зависят от материала, применяемого в строительстве дома.

Теперь почитаем сколько составит расчетная нагрузка, для этого, к общему весу сооружения прибавляем 30%, в результате получаем 92,3 тонны. Шаг винтовых свай под внутренней несущей стеной должен быть на 30% больше, чем для внешних стен.

Согласно всем полученным данным, одна винтовая свая СВЛ-108 с литым наконечником, будет иметь несущую способность в 4,65 тонн, а общее количество свай для фундамента 2-х этажного дома площадью 48м2 составит 20 шт.

Какие допустимые нагрузки способны выдерживать винтовые сваи и какая у них несущая способность? Какой диаметр винтовой сварной сваи (свсн) будет самым подходящим для устройства свайно-винтового фундамента? – это самые задаваемые вопросы на этапе проектирования строительства. Ошибки в расчётах, как правило, снижают надёжность опор под зданиями, приводят к усадке или крену строений. И, в конечном счёте, к повреждениям их основных конструкций.

Допустимая нагрузка – важнейший показатель винтовых элементов фундамента

Важной характеристикой винтовых свай, влияющей на правильный их подбор при устройстве фундаментов под конкретные сооружения, является несущая способность.

Это ничто иное, как учитывающая деформации почвы максимальная нагрузка, которую выдерживают сваи без потери своих функциональных качеств. Для грунтов с различными прочностными характеристиками, а также изделий, отличающихся длиной, диаметром трубы и лопастей – она разная.

Далее ознакомимся с параметрами, от которых зависит допустимая нагрузка на винтовые сваи, а также с правильным её теоретическим расчётом.

Виды свай и их параметры

Разнообразие типоразмеров этих изделий связано с применением их под конкретные виды возводимых объектов.

В частном домостроении преимущественно используются винтовые элементы фундаментов с диаметрами трубы от 89 до 159мм. Так, допустимая нагрузка на винтовую сваю 89мм делает возможным их применение при возведении каркасных одноэтажных домов, веранд и беседок. С увеличением диаметра трубы увеличивается цена и расширяется диапазон их применения: 108мм, 133мм и 159мм – для устройства фундаментов двухэтажных каркасных домов, а также одноэтажных из бруса, пенобетона и кирпича.

А допустимая нагрузка на винтовую сваю 325мм приемлема при использовании её в проектировании тяжёлых конструкций домов или промышленных объектов.

При расчётах допустимых нагрузок на сваи используют такой важный параметр, как площадь её конструктивного элемента – лепестковой подошвы.

При этом за радиус подошвы принимают расстояние от центра сваи до крайней (образующей контур лепестка) точки.

Для вычисления площади используют известную математическую формулу: возведённый в квадрат радиус лопастей умножают на 3,14 (число Пи). Для разных диаметров труб она составляет:

• 89мм – 490см 2 ;
• 108мм –706см 2 ;
• 159мм – 1590см 2 ;
• 325мм – 9567см 2 (для расчётов значения диаметров лопастей всегда берут в сантиметрах).

На выбор длины детали влияют характер грунта (в том числе уровень его промерзания) и перепады высот на стройплощадке.

Длина свай стандартизована и составляет:

• для коротких – 160-250см;
• для длинных – до 11,5м (с шагом 50см).

При правильной установке они должны упираться лопастями в плотный слой грунта.

Прочность грунта основания

Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.

Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см 2 ) грунтов на глубине 1,5м следующие:

• глина – 3,7–4,7;
• суглинки и супеси – 3,5–4,4;
• песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.

Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.

Определение максимально возможной величины нагрузки на винтовую сваю

Для расчёта нагрузок, которые способны выдержать элементы свайно-винтового фундамента, нужно знать площадь подошвы их лепестков и прочностные характеристики (максимальная несущая возможность) грунта. Перемножив между собой величины этих показателей, получают желаемое значение несущей способности винтовой опоры – максимально возможной выдерживаемой нагрузки.

Для примера определим, какую нагрузку выдерживает винтовая свая 108х2500мм. Исходные данные для упрощённого расчёта принимаем такими:

• грунт на строительном участке – глина;
• диаметр лопасти сваи 108мм – 300мм.

Воспользуемся данными таблиц в справочнике и определим несущую способность грунта (Rо) в месте установки фундамента: Rо = 6кг/см 2 . Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см 2 .

Искомую нагрузку получим в результате перемножения:

F = Rо х S = 6 х 706 = 4,23 (тонны).

Именно такую расчётную (среднюю) нагрузку выдерживает одна свая 108мм, упираясь лопастью в слой глины.

Однако, её значение есть неоптимизированным, так как не учитывает коэффициент надёжности (γk). Он зависит от количества опор в фундаменте и способа производства геологических изысканий. При известных результатах таких изысканий на участке его значение составляет 1,2.

Выполняя самостоятельные исследования почвы на участке и используя табличные показатели прочности грунта, необходимо увеличивать запас надёжности. Для этого надо использовать в расчётах коэффициент надёжности порядка 1,7–1,4. Его величина зависит от количества свай в фундаменте: при минимальном количестве (до 5) он будет максимальным – 1,7. С увеличением опор до 20 коэффициент уменьшится до 1,4. При этом устанавливаемые сваи должны иметь низкие ростверки.

Таким образом, с учётом коэффициента надёжности расчёты максимально возможной нагрузки на сваи N (при пользовании табличными данными о грунтах) показывают её уменьшение по сравнению с расчётной нагрузкой F:

N = F : γk = 4,2 : 1,7 = 2,47 (т).

В качестве заключения

Качественный монтаж свайно-винтовых фундаментов зависит от правильного расчёта нагрузок на винтовые сваи, включающих и геологическую оценку грунта. Ошибки в расчётах приведут к занижению несущей способности фундамента или же большому перерасходу материала.

Статья рассказывает о несущей способности винтовой сваи с диаметром ствола 133 мм в разных грунтовых условиях.

Сама постановка вопроса о несущей способности той или иной модификации винтовых свай не вполне корректна, так как способность к восприятию нагрузок свайно-винтовым основанием в первую очередь определяется несущей способностью грунтов, а уже после – конструктивными и геометрическими параметрами конкретной сваи (назначаются опять же в соответствии с данными о грунтовых условиях и данными о нагрузках от строения).

В этой статье мы более подробно рассмотрим вопросы определения несущей способности винтовой сваи 133.

Несущие свойства грунта

Сможет ли грунт основания выдержать нагрузку от здания/сооружения, определяется его несущими свойствами. Это один из ключевых факторов.

Показатель текучести, J_L

Коэффициент пористости, е

Расчетное сопротивление R, кг/см 2

0,25 2 при глубине

Пески гравелистые и крупные

Пески средней крупности

Пески мелкие маловлажные

Пески мелки и очень влажные

Щебенистые и галечниковые с песчаным заполнением пор

Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из горных кристаллических пород

Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из осадочных горных пород

Параметры винтовых свай 133

В зависимости от особенностей конструкции винтовая свая с диаметром ствола 133 мм может относиться к группе:

узколопастных (диаметр лопасти превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза);

широколопастных (диаметр лопасти (-ей) в полтора раза и более превосходит диаметр ствола).

Отнесенность к той или иной группе также влияет на характер восприятия нагрузок сваей.

Так, в случае применения узкой лопасти решающую роль будет играть высокая несущая способность самого основания, а также рассчитанное количество витков, шаг и ширина лопасти, благодаря которым трение по боковой поверхности ствола учитывается в полном объеме.

Узколопастная 133 свая – решение для грунтов с высокой несущей способностью (особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых)). В то же время значительное трение по боковой поверхности ствола требует выполнения расчетов на противодействие касательным силам морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Широкая лопасть позволяет добиться хорошего восприятия проектных нагрузок даже в грунтах с недостаточной несущей способностью. Это возможно благодаря:

достаточной площади опирания;

подбору конфигурации лопастей в соответствии с грунтовыми условиями (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»);

назначению расстояния между лопастями, шага, угла наклона лопастей (подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай») в случае многолопастными модификациями.

Однако и в этом случае свойства основания будут иметь решающее значение. Например, при погружении в грунт с высокой несущей способностью (песок средней крупности) конструкция может воспринимать нагрузки от 15 тонн и более, тогда как в слабых (суглинок мягкопластичной консистенции) этот показатель снизится до 3 тонн и менее.

«>