Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

Расчет фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно не правильно 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.

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:

N = F/γk.

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.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

F = S*Rо.

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, ммДиаметр лопасти, мм
89250
108300
133350

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 изысканийRо на расстоянии 1,5 м и более от поверхности земли, кг/см2
Галька с глиняными частицами4,50
Гравий с глиняными частицами4,00
Песок крупной фракции6,00
Песок средней фракции5,00
Песок мелкой фракции4,00
Пылеватый песчаный грунт2,00
Суглинки и супеси3,50
Глины6,00
Просадочное основание или насыпное с проведением уплотнения1,50
Насыпное основание без выполнения работ по уплотнению1,00

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).

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

Тип грунтаНесущая способность свай 89 и 108 мм при диаметре лопасти 300 мм в тоннах с учетом глубины залегания винта
1,5 м2,0 м2,5 м3,0 м
Мягкопластичный лесс2,22,93,64,3
Полутвердая глина4,75,46,06,7
Тугопластичная глина4,24,95,66,3
Мягкопластичная глина3,74,45,05,8
Полутвердые суглинки и супеси4,45,15,86,5
Тугопластичные суглинки и супеси3,94,65,36,0
Мягкопластичныесуглинки и супеси3,54,24,85,5
Песок средней и крупной фракции9,710,411,1
Песок мелкой фракции6,37,07,7
Песок пылеватый4,95,66,3

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.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью: Расчет количества винтовых свай для фундамента.

Расчет винтовых свай для фундамента

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

|Расчет|Расчет винтовых свай для фундамента

Дата: 22 января 2018

3399

Коментариев: 0

Для возведения зданий на грунтах с повышенной подвижностью и близко расположенными грунтовыми водами применяют фундаменты свайного типа. Они обеспечивают устойчивость и длительный ресурс эксплуатации строений.

Правильно выполненный расчет винтовых свай позволит избежать проблемных ситуаций в процессе эксплуатации. Застройщикам следует ознакомиться с правилами подбора оптимальных размеров спиральных опор, а также методикой определения их количества.

При этом важно учитывать характеристики грунта и действующие нагрузки.

Расчет фундамента на винтовых сваях – последовательность действий

Привлекательность спиральных опор для обустройства фундамента индивидуальной постройки связана с их невысокой стоимостью и возможностью ускоренной установки.

Застройщики часто желают быстро возвести свайную основу на винтовых опорах. При этом они не всегда выполняют расчет количества винтовых свай с учетом особенностей грунта и несущей способности.

Это может привести к нарушению устойчивости возводимого строения.

Выполнение предварительных расчетов до начала монтажных мероприятий позволяет избежать непредвиденных ситуаций.

Расчет свайно-винтового фундамента предусматривает следующие этапы:

  • геодезические изыскания, связанные с определением характеристик грунта;
  • определение фактических нагрузок, которые будут воспринимать опоры;
  • подбор диаметра спиральной части с учетом особенностей и массы строения;
  • вычисление рабочей длины свай для конкретных условий;
  • расчет количества винтовых свай, обеспечивающих устойчивость постройки;
  • проектирование документации, содержащей координаты размещения опорных точек;
  • составление сметы на фундамент из винтовых свай, расчет затрат.

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме

Соблюдение указанного алгоритма и выполнение каждого из этапов является обязательным. Попытка исключить из перечня любой пункт может вызвать снижение нагрузочной способности, а также повышенные затраты, связанные с перерасходом стройматериалов.

Изучаем свойства грунта для расчета винтовых свай

Основание свайного типа положительно зарекомендовало себя при строительстве объектов в местностях с проблемным грунтом:

  • насыщенным глиной;
  • затопляемым;
  • подвижным.

Свайная основа позволяет обеспечить постройку зданий на наклонной местности, а также при перепадах высоты по площади стройплощадки. При осуществлении строительства в промышленных масштабах должны выполняться инженерно-геодезические мероприятия с бурением скважин и извлечением проб почвы. Глубина бурения для различных видов зданий определяется индивидуально.

Геодезические исследования включают:

  • лабораторный анализ грунта;
  • определение уровня грунтовых вод.

Указанные работы осуществляются специалистами геодезических организаций и стоят достаточно дорого. При возведении частного строения необязательно пользоваться услугами профессиональных геодезистов. Можно самостоятельно проанализировать характер почвы.

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований

Для этого необходимо провести экспериментальное закручивание:

  • углубиться в грунт буром на 0,5–0,8 м ниже нулевой отметки;
  • визуально оценить состояние почвы в лопастях бура;
  • определить возможную глубину вкручивания.

В таблицах справочников систематизирована информация по характеру, глубине промерзания и влажности грунта для различных регионов. До начала работ по исследованию грунта следует уточнить глубину расположения подземных инженерных коммуникаций.

Фундамент из винтовых свай – расчет нагрузок

Для того чтобы правильно выполнить расчет винтовых свай, следует определить усилия, действующие со стороны строения на опоры.

Суммарную нагрузку на один элемент определяйте следующим образом:

  • просуммируйте массу всех элементов здания;
  • разделите полученное значение на общее количество опор;
  • умножьте результат на коэффициент запаса прочности, равный 1,1–1,2.

При определении общего веса строения необходимо учесть массу:

  • капитальных стен;
  • внутренних перегородок;
  • балок перекрытия;
  • кровли;
  • основания;
  • снежного покрова;
  • мебели;
  • предметов интерьера.

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью

При выполнении работ следует учитывать:

  • суммарную весовую нагрузку, которую оказывает здание на основу;
  • несущую способность почвы на участке, где производятся строительные работы.

Важно учитывать не только несущую способность почвы, но и рабочую площадь спиральной поверхности. При завинчивании в грунт металлическая поверхность лепестка спирали уплотняет почву, повышая при этом ее нагрузочную способность. В справочных таблицах приведены нагрузки на единицу площади.

Удобно использовать теоретические значения нагрузочной способности для различных почв:

  • глинистый грунт способен воспринимать от 4 до 6 килограмм на каждый квадратный сантиметр площади винтовой линии;
  • супесчаные и суглинистые почвы характеризуются расчетным сопротивлением, составляющим 3,5–5,5 кг/cм².

Следует ответственно отнестись к определению нагрузок при сооружении свайного основания.

Подбираем по диаметру и длине винтовые сваи – расчет для фундамента

Где вы предпочли бы жить: в частном доме, или квартире?

Однозначно квартира! Комфорт, уют и тепло, вокруг люди и инфраструктура 828 ( 7.63 % )

Только частный дом! Вокруг тишина, покой, много места и мало людей! 4946 ( 45.56 % )

Зачем выбирать что-то одно? В городе квартира, а за городом – частный дом. 4602 ( 42.39 % )

Я – свободный Гражданин Планеты Земля! Мне не нужна рукотворная клетка! 481 ( 4.43 % )

Спиральные опоры отличаются диаметром рабочей поверхности. Указанный размер зависит от вида возводимых объектов:

  • установка облегченных ограждений и небольших деревянных заборов производится с использованием элементов с витками диаметром 57 мм;

Чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка

  • прочность фундаментов для хозяйственных помещений, бытовок, оград из металлопрофиля обеспечивает размер спирали, равный 76 мм;
  • устойчивость массивных оград, фундаментов каркасных строений, а также различных пристроек достигается благодаря увеличенному до 89 мм диаметру;
  • возведение многоэтажных зданий, сооружение бревенчатых и каменных пристроек требуют увеличенного до 108 мм сечения;
  • монтаж каркасных многоэтажных строений, массивных построек и сооружение пирсов требует мощной основы с диаметром спирали 133 мм.

Нагрузочная способность спиральных элементов возрастает с увеличением диаметра винтовой линии. Опоры с размером спирали выше 100 мм воспринимают усилия 3000-3500 кг.

Для обеспечения устойчивости возводимых строительных конструкций в различных регионах используют опоры, отличающиеся длиной.

Размер определяется следующими моментами:

  • особенностями климата;
  • плотностью почвы;
  • высотными перепадами;
  • глубиной промерзания;
  • действующими нагрузками;
  • сопротивлением грунта;
  • глубиной расположения твердых слоев.

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент

Специалисты рекомендуют учитывать следующие рекомендации при выборе длины:

  • применять элементы длиной 1–1,2 м в южных регионах;
  • использовать опоры размером 2–2,5 м в северных зонах.

Используя так называемый способ контрольного ввинчивания, несложно определить максимальную глубину погружения до уровня плотного несущего пласта почвы.

Для этого следует ввинтить одну спиральную опору, контролируя правильность ее расположения по вертикали. Значительное возрастание усилия завинчивания свидетельствует о достижении рабочей частью твердых слоев.

Обязательно увеличьте на 20–40 см допуск на длину опоры, особенно в условиях сложного рельефа с высотными перепадами.

Рассчитав нагрузки и определив рабочие размеры, приступайте к следующему этапу работ.

Фундамент на винтовых сваях – расчет количества свай

Укрупненный расчет количества винтовых свай производится с учетом следующих показателей:

  • диаметра рабочей части спирального наконечника;
  • нагрузочной способности каждой опоры;
  • суммарной нагрузки, передаваемой зданием.

Разделив суммарную весовую нагрузку строительного объекта на предельный вес, который способна воспринимать одна свая, получаем необходимое количество опорных колонн.

Свайная основа может быть сконструирована из одних опор, по которым укладывают нижнюю обвязку строения

При выполнении точных вычислений специалисты учитывают дополнительные моменты:

  • уровень ветровых нагрузок;
  • глубину грунтовых вод;
  • вид применяемых свай.

После определения потребности в свайных опорах разработайте чертеж и равномерно расположите опорные элементы по периметру строения.

При этом соблюдайте приведенные рекомендации:

  • обязательно расположите опорные колонны в угловых зонах здания под капитальными стенами;
  • разместите опорные элементы в зоне пересечения несущих перегородок с внешними стенами;
  • соблюдайте между опорными колоннами равный интервал, который не должен превышать 2–3 м;
  • предусмотрите спиральные сваи по контуру пристроек, под фундаментами печей, а также по периметру террас.

Правильно выполненный эскиз фундамента на спиральных опорах позволит избежать непредвиденных ошибок при выполнении монтажных работ.

Типовой расчет свайно-винтового фундамента

На примере одноэтажного здания каркасного типа с внешними размерами 6х6 метров рассмотрим методику расчета фундамента на спиральных опорах.

Используем следующие исходные данные:

  • суммарную нагрузку на основание – 20,8 т. Определяется сложением веса элементов строения с учетом предметов интерьера и снеговой нагрузки;
  • нагрузочную способность одного опорного элемента 2 т. Определяется расчетным путем или по данным, указанным в таблицах.

Затем рассчитываем потребность в опорах, разделив общую массу на несущую способность (20,8:2=10,4). Умножаем полученное значение на коэффициент 1,2 (10,4х1,2=12,48). Округляем результат в сторону большего числа. Окончательно принимаем необходимое количество опор – 13 штук. Располагаем элементы на плане в угловых точках и стыках внешних и внутренних стен.

Руководствуясь приведенной методикой, несложно самостоятельно определить параметры опор и произвести расчеты, выполнение которых не займет много времени.

На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.

Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.

Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

Литей2019-01-08T07:47:28+07:00

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

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

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

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

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

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

Расчет свайно-винтовых фундаментов

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

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

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

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

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

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

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

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

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

Математические расчеты следующие:

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

В результате получаем следующие данные по нагрузкам на фундамент:

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

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

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

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

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133 – Сваи Мания

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

23.04.

2019

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.

Источник:

Винтовые сваи: несущая способность, допустимая нагрузка

Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать 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.

Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.

Последовательность действий

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.

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.

Учет надежности 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.

На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:

Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.

Определение максимальных возможностей

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.

Бетон для фундамента марка под ленточный фундамент можно узнать из данной статьи.

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.

Зависимость от размеров

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, ммНесущая способность, кгДлина, мм
578002000
762000-30002500
8940002500
10870002500
15095003000

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

Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

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.

Расчет несущей способности свайного фундамента

Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки

Методика расчёта необходимого количества свай для фундамента с исходными данными и конкретными примерами.

Провести точный и правильный расчёт нагрузки свайного фундамента с учётом всех параметров, требований, норм и правил может каждый человек, знающий сопромат и разбирающийся в математике.

На практике это сложно и не нужно неспециалисту, а возможные просчёты могут привести не только к убыткам.  Но понять принцип расчёта поможет краткая упрощённая методика:

  • Подсчитывается общий вес сооружения.
  • Определяются снеговая и ветровая нагрузки исходя из средних обобщённых данных.
  • Подсчитывается полезная или бытовая нагрузка.
  • Подсчитывается общий вес ( сбор весов).
  • Ориентируясь на полную площадь строения и минимально допустимый шаг свай .определяется их общее максимальное количество
  • Подсчитывается суммарная площадь оснований свай.
  • Подбирается типоразмер и реальное количество свай.
  • На основе максимальных значений расстояний между сваями с учётом равного распределения нагрузок  формируется план свайного поля.
  • С учётом распределения нагрузок от строения проектируется и рассчитывается ростверк .

Конкретные цифры для расчётов

В случае, когда сложно либо невозможно определить несущую способность грунта, принимается значение 2,5 кг\см2,  это усреднённый показатель для грунтов российской средней полосы.

Исходные данные для расчёта свайных фундаментов

Максимальный шаг винтовых свай для малоэтажного и хозяйственного индивидуального строительства:

  • строения из бревна или бруса 3 м;
  • сооружения каркасного либо сборно-щитового типа 3 м;
  • здания с несущими стенами из облегчённых блоков 2,5 м;
  • дома из кирпича  и полнотелых бетонных блоков 2 м;
  • монолитные сооружения 1,7 м.

Для кустов свай под печи, колонны и подобные сооружения с сосредоточенной нагрузкой допустимое минимальное расстояние между сваями 1,5 м, для веранд и аналогичных построек 1,2 м.

Вес конструкций и частей зданий

Для сбора весов  допустим приблизительный подсчёт. Ошибка в большую сторону приведёт к небольшому увеличению стоимости работ. Если же реальные нагрузки окажутся больше расчётных, то возможно разрушение фундамента и здания в целом.

Предпочтительный ориентир при отсутствии точной информации максимальное значение.

Стены :

  • кирпичные 600-1200кг\м2;
  • бревенчатые 600 кг\м2;
  • газо- и пенобетонные 400-900 кг\м2;
  • каркасные и панельные 20-30 кг\м2.

Крыши с учётом стропильной системы:

  • листовая сталь, в т.ч. металлопрофиль и металлочерепица 20-30 кг\м2;
  • листы асбоцементные 60-80 кг\м2;
  • рубероид и другие мягкие покрытия 30-50 кг\м2.

Перекрытия:

  • деревянные с утеплителем 70-100 кг\м2;
  • цокольные с утеплителем 100-150 кг\м2;
  • монолитные армированные 500 кг\м2;
  • плитные пустотелые 350 кг\м2.

Снеговая и ветровая нагрузки подсчитываются с учётом средних региональных показателей с поправочными коэффициентами. Средняя эксплуатационная (полезная) нагрузка с учётом веса людей, оборудования, техники, мебели, домашней утвари — 100 кг\м2. После сведения веса необходимо применить к результату коэффициент запаса 1,2.

Пример подсчёта потребности в сваях

Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:

  • с крышей из металлочерепицы;
  • стены бревенчатые;
  • перекрытия деревянные;
  • размер 6 Х 6 м;
  • без фундаментальной печи;
  • высота стен 2,4 м.

Расчет:

  • вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х  24 (периметр) Х 600 =  34560;
  • вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200;
  • вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080;
  • полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.

Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.

Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кг\м2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.

Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.

Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук  винтовых свай.

Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.

Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.

Расчёт ростверка

Назначение ростверка равномерное распределение нагрузок на свайную конструкцию. Расчёты параметров ростверка учитывают силы продавливания основания в целом, по каждому углу и воздействия на изгиб.

Довольно сложные подсчёты  застройщикам могут заменить стандартные решения, применение которых возможно только  небольших индивидуальных строений:

  • Материал исполнения ростверка: металлический швеллер, двутавр, монолитный бетон с армированием, брус или бревно сечением не менее материала стен.
  • Голова сваи должна входить в ростверк не меньше, чем на 10 см  для монолитного исполнения
  • По ширине ростверк не может быть меньше толщины стены.
  • Высота должна быть не меньше 30 см для бетона.
  • Ростверк должен располагаться как минимум на 20 см над уровнем почвы.
  • Соединение опор с ростверком может быть жёстким либо свободным.
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.