Несущая способность сваи – определение и схема расчета

8.2. РАСЧЕТ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Библиотека / Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Глава 8. Проектирование свайных фундаментов

Сваи и свайные фундаменты рассчитывают по предельным состояниям двух групп.

По предельным состояниям первой группы определяют несущую способность свай по грунту, прочность материала свай и ростверков, устойчивость свай и фундаментов; по предельным состояниям второй группы рассчитывают осадки оснований свайных фундаментов, горизонтальные перемещения свай и фундаментов, образование или раскрытие трещин в железобетонных сваях и ростверках.

8.2.1. Методы определения несущей способности свай и область их применения

Несущая способность свай на вдавливающую нагрузку определяется согласно СНиП II-17-77 следующими способами:

  • – по характеристикам грунтов основания [табл. 1 и 2, формулы (4) и (7)];
  • – динамическим [формулы (17) и (18)];
  • – по данным статического зондирования [формулы (20) — (24)];
  • – по результатам статических испытаний натурных и эталонных (инвентарных малого сечения) свай [формулы (15) и (16)].

При установленной несущей способности по формуле (1) СНиП II-17-77 вычисляется расчетная нагрузка, воспринимаемая сваей по грунту.

Для предварительного определения расчетной нагрузки на забивную сваю по характеристикам грунтов основания можно воспользоваться рис. 8.7, а по динамическому методу — таблицами приложения 5 Руководства [3]. Графики, приведенные на рис. 8.

7, составлены для забивной сваи сечением 30×30 см, расчетная нагрузка на которую определяется как сумма расчетных нагрузок, воспринимаемых нижним концом Fv1 и боковой поверхностью сваи Fv2.

Для забивных свай других сечений расчетная нагрузка определяется по формуле

Руководство по проектированию свайных фундаментовFv = 0,833Fv2up + 11,1Fv1A,

где Fv2 и Fv1 — расчетная нагрузка, воспринимаемая соответственно боковой поверхностью и нижним концом сваи сечением 30×30 см и определяемая по рис. 8.7; up, А — периметр, м, и площадь поперечного сечения, м2, нижнего конца сваи.

При прорезании сваями разнопрочных грунтов Fv1 каждого слоя грунта принимается как разность между расчетными нагрузками, соответствующими подошве и кровле слоя.

Результаты многочисленных сопоставлений несущих способностей свай, определяемых перечисленными методами, показали, как видно из табл. 8.10, что наиболее достоверным, но более дорогим и длительным методом являются статические испытания свай, наименее достоверными и наиболее дешевыми — методы динамический и по характеристикам грунтов основания.

Статические испытания натурных свай следует проводить на стадии изысканий в целях наиболее достоверного определения объемов и стоимости фундаментов в следующих случаях:

  • – при количестве свай на объекте более 1000;
  • – при слабых грунтах большой (более 10 м) мощности;
  • – при сваях длиной более 15 м;
  • – для уникальных и очень тяжелых (более 20 000 кН на колонну) зданий и сооружений;
  • – для опирающихся на сжимаемый грунт свай, на которые предполагается допустить нагрузки, соответствующие прочности материала на сжатие;
  • – при прорезании лессовых грунтов II типа по просадочности.

Рис. 8.7. К предварительному определению расчетной нагрузки на забивную сваю сечением 30×30 см по характеристикам грунтов основания

В лессовых грунтах II типа по просадочности статические испытания натурных свай, которые должны полностью прорезать просадочную толщу, следует проводить с длительным полным замачиванием грунтов до проявления просадок и их стабилизации.

Размеры замачиваемого котлована в плане принимаются не менее толщины слоя просадочных грунтов.

Если по каким-либо причинам проведение статических испытаний на стадии изысканий оказывается невозможным, они должны быть проведены в начальный период строительства.

Статические испытания эталонных свай следует проводить только в процессе изысканий на стадии проекта при двухстадийном проектировании и на стадии рабочей документации при одностадийном проектировании в случаях, когда предполагается проектирование свай длиной до 15 м.

Для крупных объектов испытания эталонных свай следует проводить в сочетании с натурными испытаниями свай в начальный период строительства, что дает существенный экономический эффект.

Статическое зондирование является неотъемлемой частью изысканий на всех стадиях проектирования и должно использоваться для определения несущей способности свай длиной до 15—20 м.

Динамические испытания и расчет по характеристикам грунтов основания могут использоваться только для предварительной ориентировочной оценки несущей способности свай.

Таблица 8.10. технико-экономические показатели и достоверность различных методов определения несущей способности сваи

Метод Единица измерения Средняя продолжительность определения, смен Средняя стоимость определения, руб. Машины или оборудование Относительная (в долях единицы) несущая способность в грунтах
глинистых песчаных
Испытание пробных свай статической нагрузкой 1 испытание 6,5 1023 Кран, копер, балки, компрессор, сварочный агрегат 1 1
Испытание производственных свай статической нагрузкой то же 6,5 543 Кран, балки, компрессор сварочный агрегат 1 1
Испытание эталонных свай статической нагрузкой –||– 1,5 762 Копер КСМ-12, балки 0,83 0,76
Статическое зондирование грунтов 1 точка зондирования 0,25 54 Установка С-979 0,76 0,73
Расчеты по табл. 1 и 2 СНиП II-17-77 1 расчет 0,1 1,5—2,5 0,6 0,65
Динамические испытания свай 1 испытание 0,1 180 Копер 0,62 0,58

Использование динамических испытаний оправдано в сочетании со статическими испытаниями свай для определения степени неоднородности грунтов в пределах объекта и контролирования расчетной нагрузки на производственные сваи, определяемой с учетом поправочного коэффициента, устанавливаемого в сопоставлении со статическими испытаниями.

При наличии нескольких методов определения несущей способности свай их следует использовать в следующем порядке: статические испытания натурных свай, статические испытания эталонных свай, статическое зондирование, динамические испытания, расчет по характеристикам грунтов основания. Каждый последующий метод используется для определения расчетной нагрузки при отсутствии предыдущего метода.

Для предварительной оценки целесообразности применения какого-либо вида свайного фундамента расчетную нагрузку на сваю можно принять по табл. 8.11, в которой меньшие значения расчетных нагрузок на сваи соответствуют более слабым грунтам и меньшим длинам свай, а расчетные нагрузки для буронабивных свай определены для глинистых грунтов.

Таблица 8.11. ориентировочные расчетные нагрузки на сваю

Свая Параметры свай Нагрузка2, кН
размер сечения или диаметр1, см длина, м прочность ствола по материалу, кН при гравелистых крупным песках и глинистых грунтах IL = 0,0—0,1 при песках средней крупности и глинистых грунтах с IL = 0,2—0,3 при мелких пылеватых песках и глинистых грунтах IL = 0,4—0,5
Забивная квадратного сечения но ГОСТ 10804.1-79 25×25 4,6—6 660 500—800 300—4005—10 150—3003—5
30×30 3—12 1000 700—1000 300—60010—15 200—4005—10
35×35 10—16 1850 1300—1850 600—120030—60 350—50015—20
40×40 13—20 2000 1400—2000 900—130035—60 600—80020—25
Полая круглая по ГОСТ 19804.5-83 и ГОСТ 19804.6-83 40 4—12 1060 600—1050 300—105030—50 200—80020—30
60 4—12 1350 700—1350 400—135060—80 300—135030—50
60 4—12 2000 1000—2000 600—2000100—150 400—200080—100
80 4—12 3700 1800—3700 1100—3700200—250 600—3700120—150
Буронабивная без уширения 50 10—30 1400 200—1200 200—110060—80 150—100040—60
60 2000 300—1900 250—1800100—150 200—180080—100
80 3500 500—2800 400—2700200—250 350—2500100—150
100 3500 800—3800 600—3500300—400 550—3300250—300
120 8000 1100—4950 900—4500400 800—4200300
Буронабивная с уширенной пятой 50/120 и 50/160 10—30 1400 900—1400 650—140060—80 500—140040—60
60/160 2000 1700—2000 1150—2000100—150 950—20080—100
80/180 3500 2000—3500 1600—3500200—260 1200—3500100—150

1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.

2 Над чертой приведены значения вдавливающей нагрузки, под чертой — горизонтальной.

Источник: http://xn--h1aleim.xn--p1ai/sorochan/g8-2-1.html

Несущая способность сваи по грунту. Конструирование свайного фундамента. Проверка усилий, передаваемых на сваи

Несущую способность сваи по грунтуFs определяют либо расчётным методом, основанным на использовании табличных значений расчётных сопротивлений грунта, либо экспериментальным методом, основанным на прямых испытаниях сваи.

Расчётный метод используют на стадии технико-экономического обоснования проекта, а также для зданий и сооружений пониженного уровня ответственности. Экспериментальный метод используют для зданий и сооружений нормального и повышенного уровня ответственности.

В качестве экспериментального применяют статический метод, динамический метод или метод зондирования. Формулы для определения несущей способности сваи по грунту расчётным и экспериментальным методами приведены в СНиП 2.02.03-85, СП 50-102-2003 и СП 50-102-2010 «Свайные фундаменты».

В последующих расчётах в качестве несущей способности сваи используют меньшее из двух значений: F = min{Fm , Fs}.

Третьим этапом расчёта свайного фундамента является определение площади подошвы ростверка и назначение количества свай в ростверке.

При этом, в отличие от фундаментов мелкого заложения, площадь подошвы ростверка определяют от расчётных нагрузок, учитывая вес ростверка и грунта на его уступах, так как эти нагрузки создают дополнительные усилия в сваях.

Кроме этого, вместо условного расчётного сопротивления несущего слоя грунта R0 используют условное расчётное давление под подошвой ростверка p, считая, что вся нагрузка, воспринимаемая сваями, передаётся на основание в этом уровне:

Читайте также:  Марка бетона для фундамента частного дома: советы по выбору

— для низких ростверков,

— для повышенных ростверков,

где

N — усилие от вертикальных расчётных нагрузок в уровне обреза ростверка;

p — условное расчётное давление под подошвой ростверка,

,

здесь ls = 3∙d … 6∙d —расстояние между осями свай; первоначально принимают ls = 3∙d;

γƒ = 1,15 — коэффициент надёжности по нагрузке для грунта обратной засыпки;

γƒ = 1,1 — коэффициент надёжности по нагрузке для железобетонных ростверков;

γm — средний удельный вес ростверка и грунта на его уступах (при наличии подвала принимают γm = 17 кН/м3, при его отсутствии — γm = 20 кН/м3);

ρж/б = 25 кН/м3 — удельный вес (плотность) железобетона;

hgr — глубина заложения подошвы ростверка от уровня планировки грунта;

hr — высота ростверка.

Размеры ростверка по подошве определяют следующим образом:

· для центрально нагруженных свайных кустов под колонны ростверки принимают квадратными в плане и тогда;

· для внецентренно нагруженных свайных кустов ростверки принимают прямоугольными в плане с соотношением сторон η = br / lr = 0,6…0,85; если эксцентриситет внешней нагрузки в уровне обреза ростверка e0 ≤ / 6, то η= 0,85, а если e0 ≥ / 2, то η= 0,6, где — больший размер поперечного сечения колонны; в этом случае

· для ленточных свайных фундаментов под несущие стены усилие от вертикальных расчётных нагрузок в уровне обреза ростверка N вычисляют на один погонный метр его длины и тогда при lr = 1 м.

Полученные размеры ростверка в плане уточняют в большую сторону кратно 100 или 300 мм в зависимости от применяемой опалубки (индивидуальной или инвентарной). После этого определяют приближённый вес ростверка и грунта на его уступах:

Gr + Ggr = lr ∙ br ∙ hgr ∙ γm ∙ γƒ — для пониженного ростверка,

Gr + Ggr = lr ∙ br ∙ hr ∙ ρж/б ∙ γƒ — для повышенного ростверка.

Число свай в ростверке под колонну вычисляют по следующей формуле:

,

где

ηм — коэффициент, учитывающий схему размещения свай;

F — несущая способность сваи.

Для центрально нагруженных фундаментов сваи размещают симметрично относительно осей поперечного сечения колонны. В этом случае ηм = 1.

Для внецентренно нагруженных свайных кустов возможны три схемы размещения свай:

1. Сваи размещают симметрично относительно центра колонны, но число их увеличивают для восприятия момента введением коэффициента ηм >1 (рис. 43, а). При этом сваи нагружены неравномерно. Наиболее нагружены сваи, максимально удалённые от центра колонны в направлении действия момента.

2. Сваи размещают неравномерно (рис. 43, б), но так, чтобы равнодействующая всех сил проходила через центр тяжести свайного поля. При этом все сваи нагружены равномерно, а ηм = 1.

3. Сваи размещают равномерно, но центр тяжести подошвы ростверка смещают в направлении действия момента относительно центра поперечного сечения колонны на среднюю величину эксцентриситета e0= M / N. При этом все сваи оказываются загруженными равномерно, а ηм = 1 (рис. 43, в).

Рис. 43. Схемы размещения свай во внецентренно нагруженных фундаментах: а – симметричная, б – несимметричная, в – со смещением осей

Схемы 2 и 3 применяют, если изгибающий момент действующих на фундамент сил постоянен как по величине, так и по направлению.

Для схемы 1 значение ηм принимают в зависимости от величины эксцентриситета е0: при e0 ≤ / 6 ηм = 1; при e0 ≥ / 2 ηм = 1,6; при / 6 < e0 < / 2 значение ηм определяют по линейной интерполяции.

Для ленточных ростверков под стены здания число свай на один погонный метр длины вычисляют по формуле

,

где

ks — принятое число рядов свай в свайном ростверке;

N — усилие от вертикальных расчётных нагрузок на один погонный метр длины ростверка.

Расстояние между осями свай в каждом их ряду (шаг свай) может быть определено следующим образом: lslr /n, где lr = 1 м. Это расстояние принимают кратно 50 мм.

Четвёртым этапом расчёта является размещение требуемого числа свай в плане и конструирование ростверка.

При этом характер размещения свай (правильными рядами или в шахматном порядке) зависит от числа свай.

В ленточных свайных фундаментах при размещении свай в один ряд их наличие в углах здания и в местах пересечения стен является обязательным.

Пятым этапом расчёта является проверка усилий, передаваемых на сваи. Для свайных кустов с симметрично расположенными вертикальными сваями расчётное усилие в последнихопределяют по формуле

,

где

Gsj — вес сваи, определяемый умножением её объема Vs на удельный вес (плотность) железобетона ρж/б;

γƒ — коэффициент надёжности по нагрузке для собственного веса сваи; при действии сжимающих нагрузок γƒ = 1,1, а при работе сваи на выдёргивание (растяжение) γƒ = 0,9;

N — усилие от вертикальных расчётных нагрузок в уровне обреза ростверка;

Gr — вес ростверка, определяемый умножением его объёма Vr на ρж/б и γƒ = 1,1;

Ggr — вес грунта на уступах ростверка,

,

здесь γƒ = 1,15; γgr — объёмный вес грунта обратной засыпки;

,— расчётные изгибающие моменты относительно главных (центральных) осей х и y плана свай в плоскости подошвы ростверка,

,

,

Mx , My , Qx , Qy — расчётные изгибающие моменты и поперечные силы в уровне обреза свайного фундамента;

xj , yj — расстояния от главных осей плана свай до оси j-ой сваи (рис. 44).

Рис. 44. Схема к определению усилий в сваях внецентренно нагруженного фундамента

Для нахождения максимальных значенийвыбирают крайние сваи в ростверке, у которых yj = ymax и xj = xmax, и перед последними двумя слагаемыми в формуле принимают знак «+».

Условием обеспечения несущей способности сваи будет выполнение неравенства, где F = min{Fm , Fs}.

Если расчёт свайного фундамента производят на сочетание нагрузок, включающих в себя крановые, ветровые или сейсмические, то несущую способность сваи по грунту принимают увеличенной на 20%, и тогда приведенное выше неравенство будет иметь следующий вид:, где F = min{Fm , 1,2∙Fs}. Если эти условия не выполняются, то корректируют размеры ростверка, количество и расположение свай.

При вычитании составляющих усилий отиполучают минимальное расчётное усилие в свае. Если оно окажется отрицательным, то свая работает на выдёргивание и требуется выполнить проверку несущей способности такой сваи как по её материалу, так и по грунту:, где F = min{Fm , Fs}.

ЛЕКЦИЯ 15

Дата добавления: 2017-09-01; просмотров: 665;

Источник: https://poznayka.org/s94951t1.html

Определение несущей способности свай

После определения и подбора длины сваи рассчитывается ее несущая способность. При этом расчет свайных фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП и СНБ на нагрузки и воздействия.

Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия

(3.1)

где N – расчетная внешняя нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), кН [7, п. 5.10];

gf – коэффициент надежности по нагрузке;

Fdi – расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи или отдельной сваи в кусте и приходящейся на нее части ростверка, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи, кH [7, раздел 6,7];

gk – коэффициент надежности метода испытаний принимается согласно СНБ 5.01.01 (таблица 5.

6[7]), но не более: 1,2 – если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой; 1,25 – если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний свай, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей-зондом;

1,4 – если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта.

Читайте также:  Фундамент под забор: как правильно выбрать и построить

Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю.

= Pсв

Несущую способность свай всех видов следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям:

1) из условия сопротивления грунта основания свай;

2) из условия сопротивления материала свай.

При расчете свай всех видов по прочности материала сваю следует рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии (ℓ1), определяемом по формуле

ℓ1 = ℓ0 + 2/α, (3.2)

где ℓ0 – длина участка сваи от подошвы высокого ростверка до уровня планировки грунта, м;

a – коэффициент деформации, м-1, [7, приложение А].

При определении несущей способности свай по материалу расчетное сопротивление бетона осевому сжатию Rb следует определять с учетом коэффициента условий работы γсв = 0,85.

Несущая способность Fd, кН, железобетонной призматической забивной сваи по материалу определяется по формуле

Fd = gcв∙ φ(Rb∙A + RS · АS) (3.3)

где φ – коэффициент, учитывающий продольный изгиб сваи;

Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, кПа;

А – площадь поперечного сечения сваи, м2;

АS – площадь поперечного сечения всех продольных стержней арматуры, м2.

Несущая способность свай–стоек по грунту Fd, кН, определяется по формуле

Fd = gc∙R∙A, (3.4)

где gc – коэффициент условия работы сваи в грунте, gc =1;

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и крупнообломочные (валунные, галечниковые, щебенистые, гравийные и дресвяные), грунты с песчаным заполнителем, а также пылевато-глинистые грунты твердой консистенции, если эта величина для них не задана в проекте R = 20000 кПа (20 МПа);

А – площадь опирания на грунт сваи, м2.

Несущую способность Fd, кН, защемленной в грунте забивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

Fd = gc·(gcr ·R·A + SUi·gcf ·hi·Rfi), (3.5)

где gc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gc = 1;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (принимается по [7, таблица 6.1] или по таблице А.2), кН;

A – площадь опирания на грунт сваи (принимается по площади поперечного сечения сваи брутто), м2;

Ui – усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-м слое грунта, м;

Rfi – расчетное сопротивление (прочность) i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, (принимается по [7, таблица 6.2] или по таблице А.4), кПа;

hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

gcr, gcf – коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта (принимается по [7, таблица 6.3] или по таблице А.2);.

При определении несущей способности сваи по грунту следует составить в масштабе расчётную схему с изображением геологического разреза, отметки природного рельефа – NL, планировки – DL, подошвы ростверка – FL и наложенного на него свайного фундамента (см. подраздел 2.3, пример 2).

Пример 2 — Определить несущую способность железобетонной призматической сваи марки С10-30 при следующих исходных данных: расчетная нагрузка на сваю NOI = 636,8 кН. Инженерно-геологические условия – в соответствии с примером 1 из подраздела 2.3.

Используя схему разбивки слоёв грунта hi, приведенную на рисунке 3.1, определим несущую способность висячих свай, погружённых забивкой молотами в четвёртый слой в соответствии с формулой (3.5):

Fd = gc∙(gcR∙R∙A + ∑Ui·gcf ∙hi ·Rfi),

где gс = 1; gсR = 1; gсf = 1; А = 0,3∙0,3 = 0,09 м2; U = 4∙0,3 = 1,2 м.

Расчет будем вести в соответствии с уточненной схемой на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – К определению несущей способности сваи

При z0 = 11 м под нижнем концом сваи R = 2485 кПа для суглинка тугопластичного с JL = 0,36.

Суглинок тугопластичный с JL = 0,36 при z1 = 10,5 м: Rf1 = 43,65 кПа,

h1 =1 м, Rf1 h1 = 43,65∙1= 43,65 кПа∙м.

Тогда

Fd = 1∙ (1∙2485∙0,09 + 1,2∙43,65) = 223,65 + 52,38 = 276,03 кН.

Расчетная нагрузка на сваю

Рсв = Fd/gg = 276,03/1,4 = 197,2 кН.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник: https://zdamsam.ru/a71735.html

Несущая способность винтовых свай

На сегодняшний день винтовые сваи применяются при возведении сооружений на ослабленных грунтах, а так же если есть необходимость проводить строительные работы в зимний период, когда устройство обычных бетонных фундаментов невозможно из-за промерзания грунтов.

Винтовые сваи  Для надёжности сооружения на нестабильных грунтах большое значение имеет несущая способность винтовых свай, которая обеспечивает запас прочности и устойчивости всей постройки.

Целесообразно применять винтовые сваи на грунтах в районах с вечной мерзлотой, в заболоченных местах или при строительстве в зимний период, когда грунт сильно промёрз.  На таких территориях обычные фундаменты либо дают трещины и усадки из-за деформации влажных грунтов, либо подвержены пучению под действием мёрзлых почв.

Высокая несущая способность винтовых свай в данном случае объясняется возможностью хорошо заглубить их в почву и тем самым уменьшить отрицательное влияние неблагоприятных грунтовых оснований на фундамент.

Несущая способность винтовых свай зависит от площади опоры

Особенности строения винтовых свай

Что же такое винтовые сваи? По сути это трубы из стали с винтовыми лопастями на заострённом конце. Отличная несущая способность винтовых свай обеспечивается благодаря использованию бесшовных цельнотянутых стальных труб. Отсутствие шва на корпусе сваи делает её менее уязвимой для коррозионных процессов. Толщина стенок труб, используемых в конструкции сваи, составляет 4-7 мм.

На строительном рынке можно встретить сваи различной длины, но самые короткие изделия выпускаются длиной не меньше метра. Благодаря винтовому наконечнику с лопастями облегчается монтаж сваи. Кроме этого существенно возрастают показатели сопротивления сваи сжатию и выдёргиванию.

Обычные сваи необходимо бетонировать, а винтовые сваи используются без этого, что существенно уменьшает расходы на фундаменты.

Винтовые сваи: нюансы монтажа

В зависимости от габаритов одной опоры и масштабов сооружения в целом винтовые сваи могут устанавливаться двумя способами:

  • вручную;
  • при помощи гидравлической техники.

Несущая способность винтовых свай не зависит от выбранного способа установки. В обоих случая установка происходит по принципу закручивания сваи в землю наподобие шурупа. Это возможно благодаря наличию винтовых лопастей на  заострённом конце сваи.
Однако в некоторых случаях, чтобы не пострадала несущая способность винтовых свай, выполняется  их установка с некоторыми особенностями:

  1. Если монтаж сваи выполняется в грунт, где есть прослойки твёрдых пород, или в мёрзлые почвы, то необходимо произвести бурение лидерной скважины. Только после такой предварительной подготовки почвы в скважину вкручивается свая.
  2. Для свай, находящихся в заводненных почвах, нужно предусмотреть защитные антикоррозионные мероприятия. С этой целью в тело ствола сваи заливается бетонный раствор. Данная процедура поможет уменьшить коррозию трубы изнутри, а несущая способность элемента станет ещё выше.
  3. Чтобы увеличить несущую способность свай длиной больше двух метров, необходимо выполнить их дополнительное армирование.

Важно: расчётная несущая способность винтовых свай обеспечивается только при условии их правильного монтажа. Любые отступления от технологического процесса в ходе монтажа могут привести к снижению прочности всего фундамента. Только профессионал может выбрать правильный способ монтажа в зависимости от характеристик грунта и особенностей рельефа.

Винтовые сваи

Достоинства и недостатки винтовых свай

То, что отличная несущая способность винтовых свай является их главным достоинством, – мы уже поняли. Но кроме этого есть и другие преимущества таких конструкций основания:

  1. Отсутствие потребности в подготовке территории. Нет необходимости рыть котлован, как при устройстве ленточных бетонных фундаментов. Не нужно проводить осушительные и подготовительные мероприятия с почвами на территории строительства.
  2. Процесс монтажа свайных фундаментов занимает намного меньше времени, чем другие подобные технологии устройства оснований.
  3. Конечно, назвать фундамент на винтовых сваях самым дешёвым нельзя. Однако такая большая несущая способность винтовых свай позволяет существенно сэкономить средства на сооружении различных вспомогательных сооружений, поскольку винтовые сваи используются сами без каких либо дополнительных укрепляющих средств.
  4. Высокая эффективность винтовых свай позволяет использовать и нагружать их сразу же после монтажа в отличие от бетонных фундаментов, которым нужен длительный срок на набирание прочности.
  5. Антикоррозионное покрытие труб винтовых свай обеспечивает их  безопасную эксплуатацию даже в условиях повышенной влажности грунтов. Причём несущая способность винтовых свай в таких условия нисколько не пострадает, чего нельзя сказать о других видах оснований.
  6. Установка винтовых свай позволяет сэкономить время и технику. Например, для устройства блочных фундаментов по монолитным железобетонным лентам потребуется нанимать технику для рытья траншей или котлованов, ставить опалубку, сваривать арматуру, замешивать и заливать бетон, нанимать кран для монтажа бетонных блоков, выполнять другие вспомогательные работы. Всё это не нужно при устройстве свайных фундаментов, достаточно лишь нанять строительную технику с гидравлическим оборудованием.
Читайте также:  Сколько метров свая: размеры и особенности расчета

Из недостатков винтовых свай можно перечислить следующее:

  1. Если винтовые сваи устанавливаются в твёрдый грунт, то есть риск, что антикоррозионное покрытие будет повреждено. Это в дальнейшем может привести к разрушению стального корпуса. В результате этого несущая способность винтовых свай будет снижена.
  2. Если установка свайного поля производится вблизи мест размещения электрических подстанций или прохождения железнодорожных путей электропоездов, где в грунте могут скапливаться блуждающие токи, то это может приводить к деградации металла и снижению несущей способности винтовых свай.

Винтовые сваи

Область использования

Высокая несущая способность винтовых свай и минимум расходов на их монтаж способствуют тому, что область применения данных оснований довольно широка:

  1. Винтовые сваи являются отличными основаниями для ЛЭП, рекламных бигбордов, различных мачт.
  2. При возведении каркасных зданий использование винтовых свай как нельзя кстати. При строительстве временных хозяйственных построек каркасного типа (теплиц, бытовок, сооружения ангаров) логичней использовать свайные фундаменты, чем массивные и дорогостоящие бетонные основания.
  3. Если выполняется реконструкция дома или достройка к нему, то используя фундамент на сваях, мы убережём смежные конструкции от разрушений, которые могут быть вызваны вибрациями при устройстве оснований другого типа.
  4. При проведении строительных работ на обводнённом грунте (мосты, пристани и т.п.) винтовые сваи просто незаменимы.
  5. Высокая несущая способность винтовых свай может использоваться и во вспомогательных целях, например, для укрепления бетонного основания.

Несущая способность винтовых свай влияет на выбор элемента

От чего зависит несущая способность винтовых свай?

Несущая способность винтовых свай зависит от двух факторов:

  • площади подошвы винтовой сваи;
  • значения несущей способности грунта.

Бытует ошибочное мнение, что несущая способность винтовых свай зависит от прочности самого свайного элемента и его габаритов. Эти показатели не имеют никакого значения для несущей способности элемента.

Винтовые сваи 

Определение площади подошвы сваи

Навинченная на конец опоры лопасть в виде винта не только облегчает вкручивание элемента в почву, но и выполняет функции трамбовки грунта, поскольку лопасти сдавливают землю во время заглубления.

После монтажа винтовая часть сваи выполняет функции свайной подошвы, на которую приходится вся нагрузка. Площадь этой свайной опоры мы и будем вычислять, ведь от неё зависит несущая способность винтовых свай.

Поскольку опорная плоскость подошвы фактически есть окружность, то необходимо вычислить её площадь, которая образуется винтовой лопастью. Для этого используем формулу: S=πR². В данном случае радиусом является расстояние от оси свайного элемента до наиболее удалённой точки на краю винтовой лопасти.

Если вы не хотите производить никаких  сложных расчётов, то можете использовать данные из таблиц. Они есть для всех заводских винтовых свай, неважно, какой завод (Украины и России) их производит.

Пример: для свайного элемента 108 нормированный диаметр равен 30 см. Это значит, что длина от оси ствола до крайней точки на винте (искомый радиус) равна 30_2=15 см. Следовательно, площадь опорного элемента сваи равна: 3,14х15 см=706,5 см².

Вычисляем несущую силу грунта

Несущая способность винтовых свай взаимосвязана с таким же показателем грунта. Чтобы найти несущую силу грунтов, необходимо воспользоваться данными инженерно-геологических изысканий, в результате которых будет определён состав почвы. Далее необходимо использовать таблицу, отображающую зависимость несущей возможности от типа грунта (находим в нужном нам столбце).

Несущая способность винтовых свай зависит от такого же показателя грунта 
Пример: если в результате изысканий обнаружено, что на участке строительства находится песок, то согласно таблице несущая сила грунта равна 15 кг/см². Суглинки (мягкопластичная почва) способны нести не больше 5,5 кг/см², а вот глина понесёт не более 6 кг/см².

Винтовые сваи

Несущая способность винтовой сваи: расчёт

Несущая способность винтовых свай находится путём умножения площади опоры на несущую силу грунта. Рассмотрим этот расчёт на примере винтовой сваи 133, погружённой в глинистую почву:

  1. Сначала найдём площадь опоры. Используя табличные данные, узнаём, что диаметр винта равен 30 см, таким образом, площадь подошвы равна: 15х15х3,14=706,5 см².
  2. Теперь воспользуемся таблицей, чтобы определить несущую возможность грунта. Для глинистых почв она равна 6 кг/см².
  3. Теперь находим несущую способность свайных элементов: 706,5х6=4,2 т.

Вывод: один свайный элемент модели 133, с глубиной погружения в глинистую почву на 2-2,5 м, может выдержать нагрузку в 4,2 т.

Винтовые сваи

Как учесть надёжность конструкции при расчётах?

Однако описанный в середине статьи расчёт является приближённым. В нём не учитывается показатель запаса прочности деталей.

Для этого необходимо произвести итоговый расчёт по формуле: N=F/Y, где N – искомая нагрузка, F – её приближённое значение, полученное вышеописанным способом расчёта, Y – коэффициент запаса прочности.

 Последний показатель зависит от правильности расчётов и числа свайных элементов. Его подбор осуществляется по таким параметрам:

  • при числе элементов равном 5-20 шт, коэффициент составляет 1,75-1,4 (в данном случае должен использоваться низкий ростверк на подвесных опорах);
  • коэффициент 1,25 используется при проведении испытаний на эталонном свайном элементе и является приблизительным;
  • для проведения более точных испытаний используется коэффициент равный 1,2.

Пример: в продолжение нашего расчёта для свайного элемента модели 133 найдём уточнённую несущую способность: 4,2/1,2=3,5 т. Этот показатель будет использоваться при проведении точных инженерно-геологических исследований. Если же используются усреднённые табличные показатели, то искомая величина равна 4,2/1,75=2,4т. 

Винтовые сваи: габариты

Определяем максимальную несущую способность одного свайного элемента

Чтобы найти максимальную несущую способность одного свайного элемента, потребуются сразу несколько данных. Для наглядности возьмём следующие показатели:

  1. Установка свай будет выполняться на песчаных грунтах с несущей способностью 15 кг/см².
  2. Используется опора модели 219 с диаметром подошвы 600 мм.
  3. Поскольку у нас будут использоваться не больше пяти свай в поле, а несущая способность грунта определена точно, используем коэффициент равный 1,75.

Максимальную несущую способность вычисляем следующим образом:

  1. Находим площадь опоры винтовой сваи: 30х30х3,14=2826 см².
  2. Вычисляем приближённый показатель несущей способности: 2826х15=42,4 т.
  3. Теперь определяется точная несущая способность винтовых свай:  42,4х1,75=24,23 т.

Вывод: несущая способность одного элемента винтовых свай с диаметром опоры 300 мм составляет чуть больше 24 тонн. То есть допустимые нагрузки (вес стен, перекрытия, мебели и т.п.

) на опоры при такой глубине залегания не должны превышать 24 тонны.

  Как видите, правильно рассчитанная несущая способность винтовых свай гарантирует, что наш фундамент выдержит вес перекрытий, стен, ветровую и снеговую нагрузку.

Винтовые сваи

Винтовые сваи

Источник: http://mainstro.ru/nesushhaya-sposobnost-vintovyx-svaj/

Ссылка на основную публикацию