8-3842-33-85-00 - магазин жидких обоев

г. Кемерово, Рынок "Привоз" бокс №1

Характеристики свай винтовых: Технические характеристики винтовых свай – Виды, характеристики, выбор винтовых свай и технология строительства

Содержание

Предназначение винтовых свай в зависимости от нагрузок

Винтовые сваи — лучший вариант при возведении домов и иных объектов на участках со слабым грунтом и в условиях сурового климата. С их помощью снижается воздействие отрицательных свойств, продлевающих срок службы. Определиться с определенным видом свай для фундамента можно в соответствии с показателями зданий и условий его строительства.

Предназначение

Достаточно распространена установка винтовых свай. Они применяются в загородном строительстве: банно-оздоровительные комплексы, коттеджные поселки. Свайные фундаменты монтируются под ангары. Также сваи идеально подходят при строительных работах заборов, ограждений.

Также их задействуют на пирсах, причалах. Винтовые сваи здесь соединяют простоту и надежность. Они получили распространеннее в качестве опоры столбов, конструкций, линий электропередач. Их задействуют при монтаже рекламных конструкций, знаков. Такими сваями пользуются, если требуется построить фундамент быстро.

fundament iz vintovix-svai

Типовые опоры их диаметр и выдерживаемый вес

Конструкция подобной сваи является прямошовной трубой. На одном конце закреплены винтовые лопасти, а на ином есть отверстия для осуществления монтажа. Конический конец способствует облегчению введения в грунт.

Исходя из диаметра, разнится область их установки. Свая, имеющая диаметр 57 мм, подходит для устройства легкого ограждения и прочих маловесных конструкций. Обустроить заборы на основе металлопрофиля можно изделием в 76 мм.

Конструкции, предназначенные для монтажа полновесных архитектурных форм (веранда), производят из труб, у которых диаметр 89 мм. При возведении жилья с учетом каркасной технологии, сооружений из бруса требуется применять трубы 10,8 см. Строения из пеноблока, керамзита требуют сваи диаметром 13,3 см. Возведение мостов, ангаров производится с использованием свай 15,9-30,25 см.

Достоинства

Винтовой фундамент можно возвести в сжатые сроки. Такую сваю можно использовать сразу после монтажных работ. Строители утверждают, что в ходе бетонирования внутреннего просвета свайного ствола не произойдет задержка в работах на строительной площадке. Это обуславливается тем, что нагрузка приходится на ее стальную оболочку.

Проведение монтажных работ характеризуется незначительным уровнем шума. Проведение аналогии с забивными сваями свидетельствует об очевидном отсутствии вибрации, повреждающей строения. Их установка характеризуется оперативностью и простотой. Устанавливать можно вручную и с использованием специализированной техники.

При создании фундамента подобным образом объем земляных работ будет существенно снижен, что обуславливает более низкую стоимость по сравнению с разнообразными типами железобетонного. Основание на винтовых сваях за счет наличия лопастей обладает возможностями исключения любых выдергивающих нагрузок.

Производить монтажные работы сваи можно на неровной поверхности, под разными углами к вертикали. Исходя из этих возможностей, он востребован при строении на склонах. Подобный фундамент проявляет устойчивость к эрозии грунта благодаря специальной обработке грунта и основания свай. При использовании данного типа свай рельеф местности не имеет значения, так как цокольный уровень в соответствии с периметром будет идентичным, а глубина проведения монтажных работ определяется рельефными характеристиками.

При использовании винтовых свай вынимается меньший объем грунта, в связи с этим строительные работы можно вести вплотную к уже возведенным постройкам. В связи с этим строительство можно вести на ограниченном пространстве. Характеризуются меньшей трудоемкостью процесса. Возводить можно в любое время года. Обладают природно-климатической неприхотливостью, поэтому их эксплуатируют в значительном диапазоне колебания температурного режима.

Им не страшны грунтовые воды и разбухание грунта. В связи с этим отпадает необходимость в предварительном осушении участка, где будет проводиться строительство. Их можно применять на участках, где отмечается высокий горизонт подпочвенных вод, так как рабочая часть расположена ниже грунтовых вод. Используют на местности, обладающей разнообразным типом грунта, кроме каменистого. Последний неудобен в плане бурения. При установке свай с использованием техники обеспечивается максимальная точность. Можно устанавливать конструкции различного диаметра и разную глубину.

Часто винтовые сваи используют для временно возведенных объектов. После окончания функционирования объекта они могут быть разобраны и использованы повторно. Их используют, как для возведения новых построек, так и для реконструкции старых строений, когда требуется заменить фундаментную основу. Перечисленные положительные свойства относятся к конструкциям, которые произведены промышленным способом, так как они соответствуют международным стандартам.

Недостатки

К сожалению, винтовые сваи имеют и ограничения в использовании. Этим пользуются некоторые строительные компании, нарушая технологические нормы. Их применение разрешено в районах, где отсутствует сейсмическая активность или умеренная. Не рекомендовано использование таких конструкций в грунте, имеющем органические соединения и электрическое сопротивление менее 10 Ом*м, так как это приводит к быстрой коррозии металлических изделий. В связи с этим застройщики должны определять агрессивность грунта.

nedostatki

Также на качество работ влияет, как была произведена конструкция. Если сварка выполнена неточно, то при завинчивании свая может отклоняться от заданных параметров. При использовании их в каменистом грунте, может произойти ее деформация, что скажется на надежности самой опоры.

Противопоказано заглубление свай подобного типа в каменистую почву, а также там, где имеются отвалы шлака, на полигонах с отходами строительства. Твердые включения могут привести к повреждению лопастей, ствола в процессе установки. Нельзя применять винтовые сваи на грунте, не имеющем требуемой боковой поддержки. Это относится к песчаному, торфяному грунту. Если нет другого варианта, то данные конструкции необходимо прочно соединять между собой или заглублять на 3 м (при обычном грунте – 1,5м).

Типы винтовых свай

В зависимости от использования производятся такие сваи для талого грунта, многолетнемерзлых, многовитковые. Первый вариант представляет собой широколопастную разновидность, имеющую заостренные литые или сварные наконечники. Данная стальная свая состоит из сквозных технологических отверстий необходимых для погружения на одной стороне. На другой имеются лопасти, обеспечивающие завинчивание, передачу нагрузки на грунт. Многовитковые по форме и способу действия напоминают шуруп.

Разновидности свай по области применения

При строительстве на талых грунтах (промерзает – оттаивает) учитывается объемы возводимых объектов. В зависимости от этого определяются размеры лопастей. Винтовые конструкции можно устанавливать в регионах с любыми погодными условиями, кроме скального грунта (допускаются небольшие архитектурные формы). Их использование сокращает сроки строительства в 2,5 раза по сравнению с другими технологиями.

Многовитковые рекомендованы для скальных и полускальных, пучинистых грунтов. В многолетнемерзлом грунте устанавливают узколопастные конструкции при соотношении диаметра лопасти к стволу более 1,5. Предварительно бурят лидерную скважину, соблюдая требуемые нормы. Такие конструкции обеспечивают точность установки, что трудно достичь при многолопастном варианте. Широколопастная модификация требует большого профессионализма при выполнении монтажных работ.

При установке того или иного типа свай учитываются такие показатели, как грунтовые условия, площадь строительных работ.

Типоразмеры винтовых свай для фундамента

Виды сваи Диаметр лопасти в мм Диаметр трубы в мм
Винтовая для талого 300-8500 108-325
Многолетнемерзлого 300-480 168-425
Многовитковые 76-108 До 5000

Количество лопастей

nedostatki

В зависимости от применения они подразделяются на одно- и монолопастные (может доходить до 6 штук). Первые используются в плотном грунте, характеризующимся незначительной подвижностью. Вторые имеют универсальное назначение. Все же более часто применяются в слабом грунте, обладающем слабой несущей способностью. Они выдерживают различного рода нагрузки. Максимально эффективными будут многолопастные сваи, если с учетом всех параметров подбирается количество лопастей. При интервале между ними берется во внимание их шаг, угол наклона.

Типы наконечников

Данные элементы облегчают задачу погружения свай в грунт. Они бывают литые и сварные. Первый вариант по стоимости значительно дороже. Их использование оправдано при проведении работ с плотным грунтом. Имеется в виду вечномерзлый, имеющий значительные включения, возникшие техногенным путем. При помощи такого наконечника легко справиться с возникшими в ходе работ сложностями. При этом наконечник не деформируется.

Сварные наконечники являются эконом-вариантом. Буровая лопасть приваривается на заостренный конец. Для таких свай характерно низкое качество. Считается, что все отрицательные моменты, связанные с винтовыми сваями, относятся именно к этому варианту.

Толщина и марка металла

 

При изготовлении свай берется во внимание предполагаемая на них нагрузка и условия эксплуатации. Исходя из этого, рассчитывается их толщина. При процессах коррозии стенка сваи истончается. В связи с этим при нормальных показателях грунта (нейтральный) по существующим стандартам толщина стенки должна составлять 8 мм, а там где присутствует химическая активность – 9,5 мм. При строительстве необходимо на это обращать внимание. Так как некоторые производители нарушают требуемые международные стандарты, то это сказывается на качестве используемых конструкций.

Следует учитывать, как толщину стенок конструкции, так и ее лопастей. Если происходит строительство временного или легкого объекта, то допускаются такие показатели, как 5 мм. При строительстве крупных объектов с длительным сроком эксплуатации требуется придерживаться показателей 9,5-12,5 мм.

Тип антикоррозионного покрытия

При монтаже свай на основе стали в грунте, отличающимся агрессивностью прибегают не только к увеличению толщины их стенок, но и покрывают специальным защитным покрытием. Используется полимерное (полиуретановое, эпоксидное и др.) покрытия. Прибегают к оцинковке. Согласно с госстандартами его толщина должна составить 400 мкм.

Заключение

Винтовые сваи являются прекрасным вариантом при строительстве фундамента. Только профессионал может определить целесообразность их применения, учитывая характеристики грунта, объемы строительства и долговечность эксплуатации возводимых объектов. Для винтового фундамента характерна экономия времени и материальных средств. Монтаж не сложный.

размеры и нагрузка по ГОСТ 10705 80

Надежность фундамента определяет прочность всего строения. Если допустить проседания, искривления основания, а также нарушить технологию возведения, это приведет к деформации дома. Кроме прочих показателей, строительство фундамента рассчитывается таким образом, чтобы срок эксплуатации основания было дольшим, чем срок службы стеновых панелей. Винтовые сваи под фундамент отвечают всем показателям, что и сделало эту технологию достаточно популярной. Стоит разобраться в типах свай, их характеристиках и прочих параметрах.

Особенности свайно-винтового фундамента

винтовые сваи

Отличительных характеристик основание имеет множество, первая – простота обустройства своими руками

Отличительных характеристик основание имеет множество. Первая – простота обустройства своими руками. Благодаря несложным и минимальным земляным работам, а также прочности элементов, их разновидности, свайные конструкции могут быть заглублены в землю усилиями двух людей. При этом никаких сомнений в надежности, долговечности конструкции не возникает.

Что такое винтовая свая? Это труба из металла длиной от 2 метров, оснащенная заостренным наконечником с лопастями спирального типа. Толщина сваи выбирается в зависимости от назначения и характеристик грунта, однако есть требования ГОСТ 10705, где четко указано, какими должны быть сваи для фундамента:

  1. Толщина стенки трубы 4-6 мм;
  2. Диаметр трубы сваи 50-200 мм;
  3. Толщина лопастей 5-10 мм;
  4. Диаметр лопастей от 150 мм. Показатель определяется индивидуально, исходя из нужной площади опоры;
  5. Длина сваи 2-11 м.

В частном строительстве наиболее популярны винтовые сваи размеры, которых:  2-2,5 метра длины, диаметра 80-108 мм и лопастями 300 мм. Представляя собой вид бура, конструкция легко заглубляется в грунт, как показано на видео. При этом не требуется извлечения грунта из скважины, как при применении других технологий свайного строительства.

Важно! К использованию допускаются как полые, так и полнотелые сваи. Первые часто заливаются бетонной смесью для повышения устойчивости в грунте.

сваи для фундамента

Качество металла напрямую влияет на срок эксплуатации конструкции

Качество металла напрямую влияет на срок эксплуатации конструкции. Обычные крашеные элементы уступают оцинкованным по своим прочностным показателям, например, крашеные опоры быстрее ржавеют. После того, как элемент загнан в грунт, он держится достаточно крепко, оказывая одинаковое сопротивление как на вдавливание, так и на выталкивание – нужный показатель в условиях строительства в грунтах с повышенным морозным пучением.

Рекомендуем к прочтению:

Важно! Обязательным условием является заглубление бура ниже точки промерзания грунта. Именно этот фактор минимизирует риск выталкивания опоры.

Разновидности свай винтового типа

винтовые сваи фото

Сегодня промышленностью предлагаются винтовые сваи под фундамент разных типов

Сегодня предлагаются винтовые сваи под фундамент 4 типов:

  1. Оснащенные сварным наконечником, используемые для возведения объектов частного домостроительства – это самые часто применяемые винтовые сваи фото наглядно демонстрирует их прочность и практичность.
  2. Литые сваи с литым наконечником – показаны для применения в строительстве объектов промышленного назначения.
  3. Винтовые двухлопостные сваи применяются для возведения крупноформатных строений.
  4. Особо крепкие сваи с повышенной несущей способностью используются на любых объектах и являются самым прочным типом конструкции.

Применение винтовых свай достаточно широко: установка домов каркасного, блочного типа, гаражей, мостов, ангаров, причалов, ворот – везде, где грунт отвечает параметрам, показанным для обустройства свайного фундамента, будут полезны винтовые сваи.

Преимущества, недостатки

винтовые сваи видео

Благодаря отсутствию земельных работ, сроки готовности объекта сокращаются

Достоинства фундамента многочисленны:

  1. Экономия. Всегда можно сделать свои винтовые сваи, размеры при этом будут индивидуально подобраны под строящееся здание, а если еще и самостоятельно выстроить фундамент, то экономия будет значительной.
  2. Оперативность возведения строения. Благодаря отсутствию земельных работ, сроки готовности объекта сокращаются.
  3. Всесезонность. Вкручивать сваи можно когда угодно, задержкой может стать только уровень промерзания грунта.
  4. Надежность и универсальность. Обустройство основания не вызывает динамической нагрузки на рядом стоящие здания, а значит, технология может быть использована в условиях предельно плотной застройки. Не имеет значения уровень водонасыщенности, промерзания, подвижности грунта – длина свай определяется нужными показателями для каждого индивидуального региона.

Совет! Несмотря на широту применения, свайный фундамент не следует возводить на скальных или крупноформатных каменных грунтах – наконечник не пробьет излишне плотные вкрапления.

  1. Не имеет значения рельеф местности. Свайные опоры не требуют выравнивания ландшафта, могут быть возведены на склонах. Нет необходимости удалять верхний слой почвы, срубать вековые деревья, сносить памятники старины – практичность основания высока в любых условиях застройки.

Возведение пристроек, как показано на видео, также не доставит проблем, достаточно выбрать нужный формат, дополнить имеющийся объект свайным фундаментом и можно строиться. Высокая несущая способность опор позволяет возводить стены из дерева, легкого кирпича, вспененных блочных элементов, а также строить каркасные дома. Максимальный срок изготовления фундамента – 3-4 дня, именно это привлекает частных застройщиков. А также то, что основание подходит как для стационарных объектов, так и для временных.

винтовые сваи под фундамент

Легкий монтаж свай – идеальный показатель, позволяющий применять их в условиях подвижного грунта

Легкий монтаж свай – идеальный показатель, позволяющий применять их в условиях подвижного грунта, таким образом можно сказать, что свайно-винтовая основа подходит для следующих условий:

Рекомендуем к прочтению:

  1. При подвижности и нестабильности грунта. Свая крепится в глубокие стойкие пласты, при этом легко выдерживает боковые нагрузки и сезонные подвижки почвенных масс.
  2. Обводненность. Сваи можно ставить даже в озере, главное – выбрать нужный размер длины.
  3. Не является исключением вечная мерзлота – элементы имеют конструкцию бура, что позволяет им легко заглубляться даже в самые промерзшие почвы.

Но есть и минусы:

  • При работе со скальными грунтами повышается риск повреждения наконечника, что будет причиной коррозии тела сваи.
  • Обязательность антикоррозийной обработки позволит продлить срок службы опоры.
  • Закрученная опора не позволяет осмотреть ее на предмет повреждений, потребуется демонтаж сваи.
  • Обязательность проверки всех сварных швов, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации опоры.

Особенности конструкции фундамента на винтовых сваях

винтовые сваи размеры

Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте

Просчет количества опор требует предварительных геологических изысканий на грунте. Это делается для определения подвижности, состава почвы, а также точки промерзания, высоты залегания грунтовых водоносных слоев. При регламенте размещения опор шагом 2-3 метра, получается, что для дома площади 30 м2 потребуется от 8 шт. опор, для дома в 70 м2 – от 16 винтовых опор. Если строится двухэтажный дом площади от 150 м2, то количество будет уже от 20 опор.

Несущая способность для сваи, винт которой имеет диаметр в 300 мм, определяется грунтом:

  • Глина, суглинки – 2-4 тонны;
  • Супеси, глина с песком – 3-6 тонн;
  • Песчаные грунты – 6-9 тонн.

Таким образом, легко рассчитать количество опор. Что касается срока эксплуатации, то оцинкованная опора толщиной стенки в 4 мм, диаметра 80 мм прослужит не менее 70 лет. А принимая во внимание высокие экологические требования, предъявляемые частными застройщиками, свайно-винтовой фундамент вполне подходит под определение экофундамент, так как не выделяет никаких вредных веществ, не требует уничтожения насаждений и поверхностного слоя грунта.

Сравнительная характеристика винтовых свай

НаименованиеСВС 133Предлагаемые к сравнению аналоги СВС
СВС (м) 108СВС (тм) 89СВС (л) 133СВС-2Л (м) 89СВС-2Л (тм) 89СВС-2Л 108
Гарантия, лет 10 10 10 10 10 10 10
Контроль качества 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов 25% УЗК сварных швов
Высота цоколя до 500 мм. до 500 мм. до 500 мм. до 500 мм. свыше 500 мм. до 800 мм. свыше 500 мм.
Грунтовые условия Песок, супесь, глина, суглинок. Песок, супесь, глина, суглинок. Песок, супесь, глина, суглинок. Техногенный, крупнообломочный грунт. Песок, супесь, глина, суглинок, торф, водонасыщенный грунт. Песок, супесь, глина, суглинок, торф, водонасыщенный грунт. Песок, супесь, глина, суглинок, торф, водонасыщенный грунт.
Антикоррозийное покрытие На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в). На основе полиуретановых смол (LTS-125/16-RSO-а, LTS-125/16-RSO-в).
Толщина лопасти, мм. 6 6 6 6 6 6 6
Диаметр лопасти, мм. 350 350 350 350 300/300 300/300 300/300
Толщина стенки ствола сваи, мм. 4,5 4,5 6 4,5 4,5 6 4,5
Марка стали Сталь 20 Сталь 20 30ХМА Сталь 20 Сталь 20 30ХМА Сталь 20
Длина сваи увеличена на 100 мм. Да Да Да Да Да Да Да
Усиленное тех.отверстие для свай длиной свыше 4100 мм. Есть Есть Есть Есть Есть Есть Есть
Тип наконечника Сварной Сварной Сварной Литой Сварной Сварной Сварной
Горизонтальная нагрузка, т. 1,9-3 1,9-3 1,9-3 1,9-3 2,3-3,4 2,3-3,4 2,3-3,4
Вертикальная нагрузка (на выдергивание), т. 3,5-5,6 3,5-5,6 3,5-5,6 3,5-5,6 4,2-6,3 4,2-6,3 4,2-6,3
Вертикальная нагрузка (на вдавливание), т. 5-8 5-8 5-8 5-8 6-9 6-9 6-9
Тип винтовых свай Однолопастная Однолопастная Однолопастная Однолопастная Двухлопастная Двухлопастная Двухлопастная

Расчет толщины стенки ствола винтовой сваи

Первая точка зрения, по всей видимости, основывается как на положениях IBС (International Building Соdе – международный строительный кодекс, разработанный Международным советом по нормам и принятый для использования в качестве стандарта для большинства юрисдикций в США), так и на некоторых данных, содержащихся в отечественной справочной и научной литературе по строительству. 

Так, по Н.С. Метелюку «ствол сваи должен быть изготовлен из бесшовной горячекатаной стальной трубы с толщиной стенки ствола винтовой сваи 10-14 мм» [1; 29]. Эта мысль, по мнению приверженцев данной точки зрения, подкрепляется и положениями IBС [4; 407], в которых содержатся упоминания, что толщина стенки должна начинаться от 9,5 мм (пункт 1810.3.5.3.1 IBС-2009). 

Более того, сторонники использования винтовых свай с максимальной толщиной стенки идут дальше и настаивают, что в отдельных грунтах скорость коррозии стали (при отсутствии защитного покрытия или при его повреждении при завинчивании) может и вовсе достигать 0,2-0,5 мм в год. В результате ими делается вывод о том, что сваи с толщиной стенки ствола (трубы) 3,5-4 мм по международным строительным нормам (IBС-2009) вообще не подходят для строительства фундаментов постоянных сооружений, а вместо них рекомендуется использовать только стенку не менее 9-10 мм. 

Отвечая на приведенные доводы, стоит отметить, что в указанной работе Н.С. Метелюка речь идет не о том, какие сваи должны производиться, а о том, какие сваи выпускались в СССР в 1977 году, когда они использовались исключительно на промышленных объектах, характеризующихся значительными нагрузками. 

Кроме того, пункт 1810.3.5.3.1 IBС-2009 никакого отношения к винтовым сваям не имеет. Это подтверждает оригинальный текст документа: «1810.3.5.3.1 H-piles. Sections of H-piles shall comply with the following: 

  1. The flange projections shall not exceed 14 times the minimum thickness of metal in either the flange or the web and the flange widths shall not be less than 80 percent of the depth of the section. 

  2. The nominal depth in the direction of the web shall not be less than 8 inches (203 mm). 

  3. Flanges and web shall have a minimum nominal thickness of ⅜ inch (9.5 mm)» [4; 407]. 

Упоминаемые здесь H-piles – это забивные сваи, имеющие форму двутавра. Стоит отметить, что данный тип свай рассчитан на восприятие не только проектных нагрузок, но и нагрузок, возникающих в процессе технологического погружения опор, то есть их забивки. 

К винтовым же сваям (hеliсal piles) относится пункт 1810.3.5.3.3. Приводим оригинальный текст: 

«1810.3.5.3.3 Hеliсal piles. Dimensions of the central shaft and the numbеr, size and thickness оf hеliсal bearing platеs shall bе sufficient tо support the dеsign lоads» [4; 408]. 

Здесь указано, что размер центрального ствола, толщина лопастей и т.п. не регламентируются и зависят от «dеsign lоads» – проектных нагрузок.

Таким образом, никакого запрета на использование винтовых свай с толщиной стенки менее какого-либо определенного значения в IBС-2009 не содержится, а есть лишь указание, что все параметры «должны обеспечивать восприятие проектных нагрузок» [4; 408]. В российском СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» толщина стенки ствола винтовой сваи также не нормируется [2; 25].

Что касается ржавления металла , говорить о том, что скорость коррозии всегда составляет 0,2-0,5 мм в год – некорректно, так как она, во-первых, нелинейна, а во-вторых, существенно различается для разных грунтовых условий (от 0,3 мм за 25 лет для природных ненарушенных грунтов до 0,5 мм за 5 лет для неуплотненных и агрессивных насыпей).

На разницу протекания коррозионных процессов в различных грунтах указывает и Британский стандарт BS 8004 [3] «Фундаменты» (пункт 10.3.5). Так, в соответствии с данным документом остаточная толщина стальных свай, устанавливаемых в ненарушенные почвы, «остается в пределах допустимых значений толщины даже после многих десятилетий эксплуатации», так как скорость коррозии в данных грунтах не превышает 1-2 мм за 100 лет. В то же время в нарушенных почвах «использование окислительно-восстановительного потенциала, удельного сопротивления грунта и значений рН может иметь определенное значение для прогнозирования скоростей коррозии». Однако даже в этом случае толщину металла следует подбирать индивидуально, ориентируясь на степень агрессивности нарушенных почв.

Подробнее о коррозии винтовых свай Вы можете прочитать в статье «Коррозия винтовых свай. Как продлить срок службы свайно-винтового фундамента?».

Подбор толщины стенки.jpg

Какая длина винтовых свай необходима для фундамента?

Чтобы фундамент воспринимал нагрузки от здания и передавал их на основание лопасть сваи должна закрепиться в грунте с достаточной несущей способностью мощностью слоя не менее трех диаметров лопасти. Не менее важно при этом подобрать и правильную конфигурацию лопасти, которая минимально нарушит структуру грунта и позволит избежать снижения его несущей способности (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Грунт с достаточной несущей способностью – имеющий относительно высокие прочностные и деформационные характеристики (подробнее о несущей способности грунта и о том, как она определяется в статье «Несущая способность винтовой сваи»). Он расположен всегда ниже глубины промерзания. Это связано с тем, что в большинстве грунтов в пределах этого слоя происходит действие сил морозного пучения. Что касается регионов с незначительной глубиной промерзания, то здесь необходимо учитывать толщину почвенно-растительного слоя.

Однако интересующий слой может быть расположен на более значительной глубине. Применять в этом случае длинные сваи или другой тип фундамента не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Здесь нужна комплексная оценка грунтовых условий в верхней части геологического разреза. Если знать механические характеристики этого слоя, то можно подобрать такой тип фундамента и конструкцию сваи, которые обеспечат надежность и экономичность решения.

Однако если выполнять весь комплекс инженерно-геологических изысканий, то экономии можно не достичь, так как стоимость таких изысканий довольно велика. Как сказано выше, для принятия правильного решения достаточно получить только механические характеристики, поэтому из всего комплекса изысканий можно выполнить часть работ, что поможет значительно удешевить процедуру.

Определить механические характеристики грунта и уровень залегания слоя с достаточной несущей способностью возможно с помощью экспресс-геологии. Это простая и сравнительно недорогая процедура, включающая все необходимые исследования (подробнее «Экспресс-геология (геолого-литологические и геотехнические исследования площадки строительства) и измерение коррозионной активности грунтов»).

Часто компании, которые строят фундаменты из винтовых свай, предлагают для уточнения условий участка выполнить пробное завинчивание, которое не является методом исследования грунта.

Для применяющих данный метод основным является принцип: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной», который не обеспечивает получение объективной информации о несущей способности. Во-первых, результаты очень сильно зависят от времени года, когда производят завинчивание, из-за влияния большого количества факторов, таких как: глубина промерзания, степень влагонасыщения и др. Во-вторых, процедура пробного завинчивания не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей. Поэтому контроль величины крутящего момента (который может быть определен при пробном завинчивании) должен применяться лишь для подтверждения ранее полученной расчетом предельно-допускаемой нагрузки на сваю.

Несущая способность винтовой сваи

С точки зрения характера восприятия нагрузок винтовые сваи можно разделить на две большие группы:

  • узколопастные, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза;

  • широколопастные (лопастные), у которых диаметр лопасти в полтора раза и более превосходит диаметр ствола.

Узколопастные модификации воспринимают нагрузки благодаря:

  • высокой несущей способности грунтов;

  • рассчитанному количеству витков, шагу и ширине лопасти, позволяющему в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола.

В результате такие конструкции хорошо проявляют себя в грунтах, обладающих высокой несущей способностью (особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых).

В то же время из-за значительного трения по боковой поверхности ствола для них обязательно нужно выполнять расчеты на противодействие касательным силам морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Широколопастные модификации хорошо воспринимают проектные нагрузки даже при установке в грунты, характеризующиеся низкой несущей способностью, что возможно благодаря:

Тем не менее, несущие свойства грунтов будут иметь решающее значение и для этой группы. К примеру, широколопастная свая с диаметром ствола 57 миллиметров и лопастью 200 миллиметров, установленная в грунт с высокой несущей способностью, может воспринять нагрузки до 10 тонн, тогда как конструкция с диаметром ствола 159 миллиметров с лопастью 500 миллиметров, установленная в слабый грунт, может держать всего 1 тонну.

2019-02-28_17-23-45.jpg

Рисунок 1 – График зависимости несущей способности винтовой сваи от характеристик грунта и конструктивных особенностей сваи

dS1, dS2, dS3 – условный диаметр лопасти винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

ds1, ds2, ds3 – условный диаметр ствола винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

h – глубина погружения.

e/Il – отношение пористости грунта к показателю текучести.

Нагрузка на винтовую сваю 108, 133, 159, 89, 219

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 – 490см2;
  • 108мм –706см2;
  • 159мм – 1590см2;
  • 325мм – 9567см2 (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/см2) 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/см2. Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см2.

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.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о