Несущая способность винтовой сваи: таблица нагрузки на одну, какую выдерживают 108 для фундамента, расчет, вес

Нагрузка на винтовые сваи: таблица, расчет, вес

Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.

Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.

Расчёт веса нагрузки винтовой сваи

Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться. Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.

Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.

На фото – устройство винтовых свай:

Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:

  1. Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
  2. С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
  3. Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.

Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.

На видео – о несущей способности винтовых свай:

Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.

Как определить допустимую надежность фундамента

Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:

N=F/ γ,

в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы. Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции. Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.

Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.

С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:

  1. Если общее число свай составляет 5-20, то этот коэффициент принимает значение 1,75-1,4. Принимают в расчет этот параметр при условии, когда определяется несущая возможность винтовых элементов с низким ростверком, монтаж которого выполняется на опорах висящего типа.
  2. Коэффициент будет равен 1,25, когда процесс расчета опорной возможности ведется на почве, отделяемой в ходе зондирования при помощи саи-эталона. Провести такие исследования могут начинающие геологи, которые обустроили измерительную площадку с эталонной сваей на участке возведения основания.
  3. Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.

Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.

На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.

Читайте также:
Раздвижные шторки для ванны: пластиковые, стеклянные. Плюсы, минусы, как выбрать

На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

Какая максимальная возможность одной сваи

После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:

  1. Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
  2. Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
  3. Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.

На видео – несущая способность винтовых свай 108:

В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:

  1. Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
  2. После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
  3. Для вычисления точной несущей возможности необходимо полученное значение поделить на коэффициент надежности: 42,4/1,75 = 24,23 т.

Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.

На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.

Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.

Таблица несущей способности

С учетом представленного ранее расчета становится понятным, что значение несущей способности фундамента на сваях зависит от размеров этих элементов, а точнее от диаметра и длины свая.

Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:

Диаметр, мм Несущая способность, кг Длина, мм
57 800 2000
76 2000-3000 2500
89 4000 2500
108 7000 2500
150 9500 3000

Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.

О том каковы пропорции состава бетона для фундамента можно узнать из данной статьи.

При вычислении этого параметра необходимо принимать во внимание такие параметры, как несущая способность грунта, диаметр и длина сваи. Выполнить все вычисления можно самостоятельно без привлечения посторонних лиц. Если все расчеты были выполнены верно, то ваш дом прослужит вам в течение длительного времени.

Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

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.

Читайте также:
Сантехнический герметик для трубных соединений

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.

Читайте также:
Оформление помещения в индийском стиле

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.

Несущая способность винтовой сваи: таблица нагрузки на одну, какую выдерживают 108 для фундамента, расчет, вес

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.
Читайте также:
Разновидности затирки шва для плитки. Как выбрать хорошую затирку?

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.

Сколько составляет допустимая нагрузка на винтовые сваи?

Выбирая тип винтовых свай, учитывают их несущую способность, которая в свою очередь определяется диаметром стержня и площадью лепестковой подошвы.

Выбор элементов основания также зависит от прочности грунта под проектируемым сооружением.

О том, как взаимосвязаны эти элементы, можно узнать из настоящей статьи.

Определяющий критерий при выборе

Свайно-винтовой фундамент, как правило, используют при строительстве легковесных и малоэтажных сооружений. Такие опоры различаются между собой размерами и конфигурацией винтовой части.

Чтобы рассчитать несущую способность основания, нужно грамотно выбрать модель свай для строительства (обращают внимание на диаметр трубы и площадь лепестковой подошвы), а также количество конструктивных элементов.

Показатель несущей способности отражает, какой допустимый вес может выдержать каждая опора без потери функциональных качеств, учитывая возможные деформации грунта. Поэтому перед тем, как покупать сваи, нужно знать расчетное сопротивление почвы (определяется в результате геологических изысканий участка).

Виды опор и параметры допустимой тяжести

На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.

Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:

Sп = 3,14 х R 2 , где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.

В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.

Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:

Читайте также:
Преимущества и монтаж медных неотожженных труб
Диаметр ствола, мм Длина сваи, м Диаметр винта, мм Толщина стенки, мм Несущая способность одной сваи, т Назначение фундамента
54, 76 1,5–4 150–200 2–3 0,8–2,5 опоры для ограждений, беседок, террас
54–89 2–3 150–200 2–3 2,5–4 опорные стенки для борьбы с оползанием грунта
89–108 1,5–4 200–250 3–4 2–7 для уселения проблемных фундаментов
89–108 2–4 200–250 3–4 4–7 для усилия причалов
89–114 2–4 200–300 3–5 4–8 в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек
108–168 2–4 200–300 3,5–3 5–9 в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком

Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.

Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.

На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.

Определение прочностных характеристик грунта

Расчет допустимой нагрузки без точных данных о сопротивлении грунта будет недостоверным. При этом застройщик должен помнить, что на одном участке в пределах небольшой площади может быть несколько типов почвы.

Поэтому перед строительством сооружений I и II степени ответственности, в том числе жилых домов, необходимо заказать геологические изыскания застраиваемой площадки.

Альтернатива процедуры – самостоятельный анализ почвы. Для этого бурят в земле несколько шурфов, чтобы взять образцы для анализа.

Затем визуально или экспериментальным путем для каждого образца определяют тип почвы и выбирают из справочной литературы расчетное сопротивление грунта. Нормативный документ СП 22.13330.2016 содержит такие данные. Таблица ниже отражает значение искомых параметров для наиболее популярных грунтов в российских регионах:

Тип почвы Расчетное сопротивление, кг/см 2
Пылеватые породы 2
Рыхлая почва с большим содержанием песка и глины 3,5
Песок мелкой фракции, гравий с глинистыми включениями 4
Галька с некоторым содержанием глины 4,5
Песок средней фракции 5
Глина, песок крупной фракции 6

Расчет допустимой тяжести

Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.

Формула для расчета:

  • N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см 2 );
  • Sп – площадь подошвы лепестка (см 2 );
  • Ro – сопротивление грунта (кг/см 2 );
  • yk – коэффициент надежности.

Коэффициент yk зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также 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.

Например:

участок строится на глинистом участке (Ro = 6 кг/см 2 ) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:

При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений Ro принимают yk = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:

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

Последствия неправильных рассчетов

Параметры опоры указаны в технической документации, а сопротивление почвы определяется опытным путем и здесь возможны ошибки.

При расчете максимальной нагрузки учитывают коэффициент надежности, чтобы нивелировать недостоверность выбранного сопротивления грунта.

В противном случае значение предельной нагрузки на фундамент будет неточным и застройщик может неправильно выбрать количество свай и шаг между ними.

Когда максимально допустимая нагрузка фундамента значительно превышает реальную массу проектируемой конструкции, то это приводит перерасходу финансовых и трудовых ресурсов. В противном случае основание получается ненадежным, что увеличивает риск крена сооружения, появления трещин в стенах, а также преждевременного износа фундамента.

Читайте также:
Полки для икон своими руками

Заключение

Один из ключевых этапов проектирования свайно-винтового основания – расчет допустимой тяжести на опоры.

Этот параметр зависит от размеров винтовой сваи, а также сопротивления грунта на участке. Зная, какой вес может выдержать один опорный элемент в заданных условиях, можно точно рассчитать требуемое количество стержней и выбрать шаг между ними.

Несущая способность винтовых свай и ее расчет

  • Как определить площадь лепестковой подошвы?
  • Как определить несущую способность грунта?
  • Как выполнить расчет несущей способности винтовой сваи?
  • Расчет несущей способности с учетом надежности конструкции
  • Максимальная несущая способность винтовых свай Эта статья просвещается обзору методики расчета несущей способности, применимой к обычным сваям винтового типа. Такая информация будет интересна, начинающим строителям, решившим освоить технологию строительства фундамента на винтовых сваях.

    Несущая способность винтовых свай зависит от двух факторов – площади лепестковой подошвы сваи и несущей способности грунта, принявшего вертикальную опору. Прочие характеристики – прочность и габариты самой сваи – не несущую способность такого фундамента практически не влияют. Поэтому при расчетах несущей способности свай следует оперировать только этими параметрами.

    Как определить площадь лепестковой подошвы?

    Классическая винтовая опора изготавливается из обычной обсадной трубы, на торец которой наваривают коническую накладку или зубчатую коронку. Кроме того, вокруг нижнего (опорного) торца такой сваи монтируется винтовая лопасть, облегчающая процесс погружения опоры в грунт.

    Причем, по мере заглубления опоры, винтовая лопасть утрамбовывает почву под «подошвой опоры», усиливая несущую способность самого грунта. После заглубления опоры винтовая лопасть выполняет функции подошвы сваи.

    Таким образом, опорная площадь подошвы определяется по контуру (окружности), очерченному винтовыми лопастями сваи. Ну а сама площадь лепестковой подошвы определяется по следующей формуле:

    где R – это расстояние от центра опоры до самой удаленной точки на лепестке подошвы. Проще говоря: радиус лепестка сваи.

    Противники сложных вычислений по чрезмерно длинным формулам могут воспользоваться табличными данными, указывающими на радиус лепестка фабричной сваи.

    Например, нормированный диаметр, по которому определяется площадь подошвы, а значит и несущая способность винтовой сваи 108, равняется 300 миллиметрам. Следовательно, радиус лопастей такой сваи равен 150 миллиметрам (300/2), а площадь опорной поверхности – 706,5 квадратных сантиметров.

    Как определить несущую способность грунта?

    Сопротивляемость грунта эксплуатационным и конструкционным нагрузкам определяется в процессе геологических изысканий. В ходе таких исследований определяется состав почвы на глубине погружения сваи.

    А уже по составу определяется и несущая способность грунта. Причем для вычисления сопротивляемости достаточно воспользоваться табличными данными, связывающими несущую способность с типом грунта.

    Таблица значений несущей способности свай

    Например, согласно таблицам, приведенным в СНиП 2.02.03-85, который посвящается свайным фундаментам, максимальная несущая способность песка равна 15 кг/см2. А вот суглинок выдержит не более 5,5 кг/см2. Ну а квадратный сантиметр глины может выдержать не более 6 килограмм.

    Как выполнить расчет несущей способности винтовой сваи?

    Например, несущая способность винтовой сваи 133, заглубленной в обычную глину, определяется следующим образом:

    • Вначале определяем площадь лепестковой подошвы, используя для этих целей вышеуказанную формулу. И для 133 сваи, диаметр подошвы которой равен 30 сантиметрам, эта величина будет равняться 706,5 квадратных сантиметров (15х15х3,14).
    • Далее, по таблице определяем несущую способность самого грунта. У глины она равняется 6 кг/см2.
    • Перемножив эти величины (6х706,5), получаем результат – 4,2 тонны.
    Читайте также:
    Почему мокнут пластиковые окна в квартире

    Именно такой вес может выдержать одна свая (133 модели), винтовая часть которой заглубляется в глинистый грунт, доминирующий на глубинах от 2 – 2,5 метров.

    Расчет несущей способности с учетом надежности конструкции

    Однако этот расчет дает слишком обобщенный результат, не учитывающий такого критерия, как запас прочности конструкции. Поэтому окончательный расчет несущей способности сваи производится по формуле:

    где N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, определяемое путем умножения площади винтовой опоры на несущую способность грунта. А ? — это коэффициент, определяющий запас прочности (надежность) конструкции.

    Причем значение коэффициента надежности зависит от точности вычислений определяющих несущую способность опорного грунта. Кроме того, этот коэффициент зависит и от общего числа свай в основании.

    В итоге, исходя из указанных выше условий ? (коэффициент надежности конструкции), считается равным:

    • От 1,75 до 1,4 — при общем количестве свай от 5 до 20 штук. Причем это значение коэффициента надежности следует применять при расчете несущей способности свай с низким ростверком, который монтируют на висячих опорах.
    • Ровно 1,25 – при приблизительном вычислении опорной способности грунта, определяемой в процессе зондирования почвы с помощью сваи-эталона. Такие испытания могут организовать и начинающие геологи, обустроившие измерительную площадку с эталонной сваей на месте строительства фундамента.
    • Ровно 1,2 – при точном определении опорной способности грунта, вычисляемой в процессе зондирования почвы и дальнейших лабораторных исследований характеристик полученных в этом процессе образцов.

    В итоге, уточненная несущая способность винтовой сваи (модели 133) равняется 3,5 тоннам – этот результат получается при точном определении аналогичной характеристики грунта (4,2/1,2). Или 2,4 тоннам (4,2/1,75) – этот результат определяется при расчете на основании усредненных (табличных) данных о несущей способности грунта и сведений об общем числе опор.

    Максимальная несущая способность винтовых свай

    Ну а теперь, когда мы знаем все тонкости процесса определения несущей способности винтовой опоры, можно, наконец, определить максимально возможную величину нагрузки, передаваемой на одну сваю.

    Для этого мы воспользуемся следующими вводными данными:

    • В качестве грунта возьмем обычный песок с его максимальной несущей способностью – 15 кг/см2.
    • В качестве опоры возьмем сваю марки 219 – диаметр лепестков такой опоры равен 600 миллиметрам.
    • Ну а коэффициенту надежности присвоим значение 1,75 – говорящее о точном определении несущей способности грунта и количестве свай не более 5 штук.

    В итоге, максимально возможная несущая способность винтовой сваи определяется свежующим образом:

    • Площадь лепестковой опоры равняется 2826 см2 (30х30х3,14).
    • Неоптимизированное значение опорной способности равняется 42,4 тонны (2826х15).
    • Точное значение несущей способности опоры равняется 24,23 тонны (42,4/1,75).

    Таким образом, одна опора, с лепестком радиусом в 30 сантиметров, углубленная в плотный песок, выдерживает более 24 тонн. И винтовые фундаменты ценят именно за это!

    Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

    Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно неправильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

    От чего зависит допустимая нагрузка

    Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

    Читайте также:
    Основные разновидности тумб под телевизор

    Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

    • диаметр трубы и лопастей;
    • прочность грунта основания;
    • длина сваи.

    При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

    В этой формуле N -несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать), F — значение несущей способности (неоптимизированное), γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

    Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

    • 1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.
    • 1,25 при проведении испытаний с помощью сваи-эталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
    • При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

    Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

    Очень интересное видео по испытаниям винтовых и других свай, за одно и сравнение по несущей способности:

    Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

    Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

    Диаметр винтовой сваи, мм Диаметр лопасти, мм
    89 250
    108 300
    133 350

    Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

    После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

    Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

    Грунт основания, определенный по итогам изысканий Rо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см 2
    Галька с глиняными частицами 4,50
    Гравий с глиняными частицами 4,00
    Песок крупной фракции 6,00
    Песок средней фракции 5,00
    Песок мелкой фракции 4,00
    Пылеватый песчаный грунт 2,00
    Суглинки и супеси 3,50
    Глины 6,00
    Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения 1,50
    Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению 1,00

    Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента.

    Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

    • условия работы;
    • характеристики грунта;
    • глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
    • диаметр лопасти;
    • характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

    Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

    Читайте также:
    Потолочные покрытия: традиционные способы отделки, клеевые, подвесные и натяжные конструкции

    Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

    Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

    Пример упрощенного расчета

    Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

    • грунты на участке — глина;
    • диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
    • масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
    • периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

    Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности). Остается вычислить площадь лепестковой подошвы:

    S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

    Находим неоптимизированную несущую способность:

    F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

    Вычисляем допустимую нагрузку:

    N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

    Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом:

    59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

    Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов:

    24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов.

    Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 12-13 штук, а это существенная экономия. В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности.

    Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается. Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

    • сечение;
    • длина;
    • шаг;
    • распределение под несущими стенами.

    Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

    Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

    Нагрузка на винтовую сваю

    Винтовые сваи применяются при создании прочных фундаментов для самых разных конструкций. Поэтому в качестве основной характеристики сваи выступает ее устойчивость (несущая способность). Этот параметр определяет вес, который может выдержать винтовая опора при пучении почвы под наконечником. Иными словами, несущая способность сваи — это максимальная нагрузка, которую способно выдержать изделие без утраты своих функциональных возможностей. Нагрузка винтовой сваи подбирается в соответствии с типом постройки и особенностями поверхности строительного участка.

    Читайте также:
    На какой высоте вешать зеркало над раковиной в ванной?

    На нагрузку сваи влияют:

    1. Параметры сваи.
    2. Тип грунта.

    Нагрузка на винтовые сваи разных параметров

    В производстве свай существуют стандартные типоразмеры, которые различаются следующими характеристиками:

    • Диаметр.
    • Длина.
    • Толщина стенки.
    • Диаметр и толщина лопасти.

    С увеличением диаметра возрастает допустимая нагрузка сваи. То же происходит при увеличении ее длины, которая регулирует глубину ввинчивания опоры. Дополнительную устойчивость винтовая свая приобретает и за счет увеличения диаметра лопасти. Поэтому значение каждого из указанных параметров учитывается при расчете несущей способности сваи.

    В таблице приведены средние значения нагрузки винтовых лопастей диаметром 57 мм, 76 мм, 89 мм, 108 мм, 133 мм, 159 мм, 219 мм, 325 мм.

    Диаметр сваи, мм Толщина стенки ствола, мм Толщина лопасти, мм Диаметр лопасти, мм Несущая нагрузка, т
    57 3,5 4 200 до 1,5
    76 3,5 4 250 до 3
    89 4 4 250 до 4
    108 4 4 300 до 6
    133 4 5 350 до 8
    159 5 5 500 до 10
    219 6 6 550 до 20
    325 6 6 800 до 50

    Несущая способность сваи и тип грунта

    При определении типа грунта, на который будет устанавливаться свайно-винтовой фундамента, нужно учитывать его прочностные характеристики. Прочность грунта может изменить несущую способность сваи, присущую ей по параметрам строения. Эти данные можно найти в специальных строительных справочниках или при пробном бурении грунта на строительном участке.

    Расчет нагрузки винтовых свай

    Расчет нагрузки на винтовую сваю выполняется по формуле:

    N = F/γk, где:

    • N — несущая способность винтовой сваи.
    • F — неоптимизированное значение несущей способности или «чистая» нагрузка.
    • γk — коэффициент надежности, зависящий от количества столбов на свайном поле и нагрузки на почву.

    Коэффициент надежности может иметь следующие значения:

    • 1,2 (при точных данных, полученных в ходе геологической экспертизы, редко применяется для частного строительства).
    • 1,25 (при данных, полученных в ходе предварительного бурения).
    • 1,75 (при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочников).

    «Чистая» нагрузка определяется по формуле:

    F = S x Rо, где:

    • S — площадь лопасти.
    • Rо — прочность основания.

    Площадь лопасти (S ) можно вычислить по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4), но обычно эти данные приводятся производителем сваи.

    Для определения показателя прочности основания (Rо) применяются табличные данные, если не были проведены специальные геологические исследования.

    Тип грунта Rо (кг/см²)
    Галька с включениями глины 4,5
    Гравелистый с включениями глины 4,0
    Песчаный крупной фракции 6,0
    Песчаный средней фракции 5,0
    Песчаный мелкой фракции 4,0
    Пылеватый песок 2,0
    Глинистые почвы и супеси 3,5
    Вязкие глинистые почвы 6,0
    Насыпной с уплотнением 1,5
    Насыпной без уплотнения 1,5

    Как выбрать сваи?

    Не советуем самостоятельно выбирать сваи, вы можете допустить очень болезненную в будущем ошибку. Мы поможем вам с выбором свай, установкой и др. Наши менеджеры всегда готовы проконсультировать по телефону: +7 (812) 219-18-18.

    Также можете воспользоваться нашим калькулятором расчета свай для понимания ориентировочной цены, количества и расположения свай.

    А еще можете посмотреть наш каталог свай, у нас есть все необходимые размеры свай.

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: