Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

Содержание

Расчет несущей способности винтовой сваи

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях
Деревянный дом на винтовых сваях

Винтовые сваи появились в середине прошлого века. Изначально опоры применялись в военном строительстве.

Установка винтовых свай позволяла за короткий срок на слабых грунтах создать фундаментные основания для различных довольно тяжёлых фортификационных сооружений, прибрежных платформ для переправы и прочее. Впоследствии винтовые сваи (ВС) завоевали большую популярность в гражданском строительстве.

Простота в монтаже опор позволяет хозяевам своими руками возводить фундамент в короткий срок. Главное — это правильно рассчитанная несущая способность винтовой сваи.

Что такое винтовая свая

Винтовые сваи

Назначение такого вида опор заключается в том, чтобы, минуя слабые слои почвы, передать нагрузку от здания через ВС на плотное грунтовое основание. Прохождение опоры через грунт достигается её вращением. Винт сваи входит в почву, как штопор в пробку.

ВС представляет собой цельносварную металлоконструкцию, состоящую из трёх частей: ствола (металлическая труба), конического наконечника и лопасти.

Ствол

Опорной частью сваи является ствол, который представляет собой металлическую трубу. Длина трубы определяется путём специальных вычислений на основе геологических изысканий.

Изыскательские работы дают представление, на какой глубине залегают плотные слои грунта. От этого зависит длина ствола.

Размер длины ВС должен быть такой, чтобы конец сваи смог войти в несущий слой почвы на глубину 50 – 70 см.

Конический наконечник

Концевой наконечник в виде конуса делают литым или цельносварным. Острый конец сваи облегчает вхождение опоры в грунт.

Стволы опор со срезанным концом

Некоторые производители изготавливают стойки диаметром 58 мм без острого наконечника. Конец ВС обрезают под углом 45о. Эллипсное отверстие заваривают стальным листом.

Для возведения заборов, мелких построек применяют сваи с открытым отверстием. В этом случае почва заполняет ствол опоры изнутри, что может вызвать коррозию. Однако, их применяют по причине их низкой стоимости.

Лопасти

На конце винтовой опоры приваривают одну или две лопасти. Чем больше диаметр ствола опоры, тем больше размер лопастей. Лопасти врезаются в грунт, и при вращении ствола вокруг своей оси, опора продвигается по вертикали вниз до проектной отметки.

Способы установки винтовых свай

Небольшие по длине (до 2 м) опоры устанавливают ручным способом. Сваи диаметром 108 мм и больше, длиной 2,5 м и более монтируют механизированным методом.

Установка винтовой сваи вручную

Ручная установка винтовых опор

  1. ВС длиной до 2,5 м часто устанавливают вручную. Это делают следующим образом:
  2. Сначала делают разметку свайного поля. Колышками и шнуром отмечают места установки опор.
  3. Ручным буром делают воронку глубиной 30 – 40 см. Это задаст вертикальное направление погружения ВС в грунт.

  4. Если в верхней части ствола отсутствуют монтажные отверстия, то их прорезают самостоятельно. Это можно сделать газовой горелкой или ацетиленовым резаком.
  5. Опору опускают в ямку. В монтажные отверстия вставляют концы рычагов (это могут быть отрезки водопроводной трубы).
  6. В работе участвуют 3 человека. Двое работников вращают ствол с помощью рычагов.

    Третий рабочий контролирует вертикаль ВС.

  7. С помощью нивелира делают отметки на стволах опор, фиксирующие проектную высоту наземной части свай.
  8. Угловой машинкой срезают лишние части стволов опор.
  9. В зависимости от конструкции ростверка формируют опорные части оголовков ВС.
  10. Устанавливают ростверк.

Сваи устанавливают на расстоянии друг от друга не более 3 м. Если расстояние составляет 4 м, то посередине устанавливают дополнительную стойку.

Установка 3 м винтовой сваи механизированной установкой

Механизированная установка винтовых опор

Силовая установка для вращения ВС устанавливается на подающей стреле любого передвижного грузоподъёмного механизма. Существуют специализированные передвижные установки для ВС.

Скорость формирования фундаментного основания с помощью механизированной установки значительно сокращают сроки строительства объекта.

Определение несущей способности винтовой сваи опытным путём

Помимо теоретического обоснования (расчёта нагрузки для винтовых свай) несущей способности ВС, проводят испытание винтовых стоек. Тестирование определяет возможности винтовой опоры выдерживать проектную нагрузку. Программа испытания состоит в следующем:

  • ВС погружают в грунтовое основание на расчётную глубину;
  • на оголовок приваривают площадку из металлического листа;
  • на площадку помещают груз определённого веса;
  • стойку выдерживают в течение нескольких дней, ведя наблюдение за осадкой опоры;
  • предельная нагрузка, которая не будет давать осадку опоры, определяет несущую способность ВС.

Расчёт несущей способности винтовой сваи

Чтобы приступить к расчёту несущей способности винтовой стойки, надо получить исходные данные: расчётное сопротивление грунта, в который будет погружен шнек опоры, диаметр шнека (лопасти), габариты ВС.

Сопоставляя эти данные, специалисты получают расчётную несущую способность ВС. В заводских условиях в массовом производстве выпускают винтовые стойки длиной 2,5 м, диаметром ствола 58, 89, 108 и 133 мм.

На основании многочисленных испытаний и расчётов были получены данные, которые отображает данная таблица:

Опорный слой грунтаРасчётное сопротивление грунта, кг/см258х2500, мм89х2500, мм108х2500, мм
Глина 5 1,6 2,5 3,5
Суглинок 4,5 1,4 2,2 3,2
Лёсс 1 0,3 0,5 0,7
Песок 9 2,8 4,4 6,4

Из таблицы становится понятно, какую нагрузку могут выдержать винтовые опоры в зависимости от сопротивления грунта. Например, при общем весе здания 35 тн для формирования фундаментного основания на глинистом грунте понадобится минимум 10 – 12 свай диаметром 108 мм. При таком же весе строения на песчаном основании достаточно будет установить минимум 6 – 7 опор.

Несмотря на установленное минимальное количество опор, сваи устанавливают по углам здания в точках пересечения внутренних и внешних несущих стен, а также в местах примыкания перегородок к несущим ограждениям.

по расчёту фундамента на винтовых сваях:

Усиление несущей способности ВС

Дополнительное усиление ВС заключается в том, что внутреннюю полость опоры заполняют жидким раствором бетона. После того как верхушки свай были срезаны до проектной отметки, внутрь стволов заливают бетон.

Сваю заполняют раствором слоями по 50 — 70 см. Каждый слой тщательно трамбуют. Если диаметр ствола позволяет опустить внутрь сваи гильзу электрического вибратора, трамбовку слоёв бетона делают без особых физических усилий. Через узкую горловину бетон трамбуют отрезком арматуры либо другим штырём.

Заполненная бетоном полость не нуждается в антикоррозионной защите внутренней поверхности ствола опоры.

В многочисленных источниках информации можно найти массу таблиц и справочного материала по определению несущей способности винтовых свай. Наряду с этим, будет полезно поинтересоваться у хозяев соседних домов, как ведут себя фундаменты их строений на винтовых опорах, и какого размера были применены ВС.

Пример расчёта фундамента на винтовых сваях

Прежде чем приступить к расчёту свайного основания дома, необходимо подготовить исходные данные. В этот перечень входят следующие показатели:

  • дом из бруса площадью 12х15 м;
  • общий вес строения с полезной нагрузкой равен 90 тн;
  • снеговая нагрузка на кровлю дома – 10 тн;
  • винтовые сваи 108х2500 мм и 89х2500 мм;
  • швеллер № 20 (ширина стенки 200 мм) для ростверка;
  • глубина залегания несущего слоя грунта – 1700 мм;
  • глубина промерзания почвы – 250 мм;
  • уровень грунтовых вод – 1100 мм.

Исходя из этого, производят расчёт фундамента на ВС для деревянного дома. Расчёт осуществляют в следующем порядке:

  • определяют оптимальное количество ВС. Сваи считают по количеству углов внешнего периметра здания, в точках пересечения внутренних и внешних стен;
  • минимальное расстояние между опорами должно быть не более 3-х м;
  • для основного фундамента потребуется 30 свай диаметром 108 мм, для веранды – 6 опор диаметром 89 мм;
  • 108-я свая рассчитана на нагрузку от 4 до 7 тн. Минимальная общая нагрузка составит 30 х 4 = 120 тн. Фактическая общая нагрузка составляет (90 тн + 10 тн) 100 тн. Запас прочности – 20 тн;
  • глубина погружения ВС – 2000 мм. Средняя высота наземной части – 500 мм;
  • с учётом уклона рельефа местности и нивелирования наземной высоты ВС, высота цоколя будет составлять 400 мм;
  • ростверк устраивают из приваренного швеллера к верхним концам свай. Швеллер приваривают полками вниз. Для обвязки ВС понадобится 120 п.м металлопрофиля.

Технико-экономическое обоснование возведения фундамента

Чтобы определить реальный объем денежных средств по устройству основания дома на винтовых сваях, все затраты сводят к единому итогу. Цены материалов и расценки на выполнение работ взяты усреднено по стране.

  1. Стоимость сваи 108х2500 – 2,8 т.р. Общая сумма — 30 шт х 2,8 = 84 т.р.
  2. Цена сваи 89х2500 – 2,2 т.р. Общая сумма – 6 х 2,2 = 13,2 т.р.
  3. Установка вручную всех ВС с подрезкой под горизонтальный уровень равна 36 х 1,8 = 64,8 т.р.
  4. Доставка свай на строительный участок – 1,5 т.р.
  5. Стоимость швеллера № 20 с установкой на сварке – 120 п.м. х 1,05 = 126 т.р.
  6. Доставка швеллера – 4 т.р.

Итого общая сумма затрат составит – 293,5 т.р.

Для сравнения устройство ленточного фундамента для такого дома обойдётся примерно в 900 т.р. То есть свайный фундамент на винтовых опорах принесёт экономию в 300 – 400 т.р.

Источник: http://KakFundament.ru/raschet/svai-vintovye-dlya-fundamenta-raschet-nagruzki

Расчет винтовых свай для фундамента

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

|Расчет|Расчет винтовых свай для фундамента

Дата: 22 января 2018

2420

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

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.

Источник: https://pobetony.ru/raschet/raschet-vintovyh-svaj/

Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

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: https://uralzvs.ru/blog/nagruzki-na-vintovye-svai/

Расчет несущей способности свайного фундамента

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

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.

Источник: http://fasad-prosto.ru/fundament/raschet-nagruzki-svaynogo-fundamenta.html

Нагрузка на винтовые сваи

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

Какую нагрузку способны нести винтовые сваи как фундамент? — вот часто задаваемый вопрос в начале строительства.

Винтовые сваи с каким диаметром выбрать для своего строения? Какой длины винтовые сваи необходимы? Как распределяется нагрузка постройки на свайное поле? Ведь фундамент это основа любого сооружения.

При выборе свай необходимо учесть все конструктивные особенности будущего строения. Учитываются материалы из которых возводится сооружение, конструкция здания и его особенности, нагрузка сооружения на фундамент в целом.

Как правило расчет будущих нагрузок делают с запасом.При загородном строительстве не трудно произвести расчет самому и выбрать необходимые винтовые сваи и их количество. Далее приведены винтовые сваи с обеспечением несущей способности:

для Ø57 мм   – 1,5 т

для Ø89 мм   – не менее 3,5 т
для Ø108 мм – не менее 4,5 т
для Ø133 мм – не менее 7,0 т
для Ø159 мм – не менее 10,0 т
Каждая винтовая свая несет нагрузку пропорционально от общей массы строения.
Наиболее часто используемые сваи в загородном строительстве каркасных и бруссовых — 89мм. и 108мм. Длина винтовых свай зависит от качества грунтов. Наиболее ходовой и часто используемый размер это 108мм. свая длиной 2500мм.
Для строений с использованием газобетона, кирпича, швеллера и т.п. используются сваи диаметром от 133мм. и больше. При необходимости, установленные винтовые сваи «обвязывают» швеллером, или устанавливают железобетонный ростверк на основе свай. В любом случае использование винтовых свай позволяет сэкономить деньги и время.

     Расчеты свайных фундаментов

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям первой и второй группы.

Расчет первой группы для придельных состояний производится:

— по прочности материала свай и свайных ростверков;

— по несущей способности грунта основания свай;

— по 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 второй группы производятся:

— по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;

— по перемещениям свай ( горизонтальным углам поворота головы свай ) совместно с грунтом оснований от действий горизонтальных нагрузок и моментов;

Нагрузки и воздействия

Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм. Значения нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по значению, принимаемые согласно » Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкции».

Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям — на основные сочетания.

Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и грунтов.

Расчетные значения характеристик материалов свай и свайных ростверков следует принимать в соответствии с требованиями строительных норм.

Если несущая способность винтовых свай определена по результатам полевых испытаний статистической нагрузкой, то коэффициент надежности принимается равным 1,2.

При высоком и низком ростверке, подошва которого опирается на сильно сжимаемый грунт, и висячих сваях, воспринимающих сжимаемую нагрузку, а также при любом виде ростверка и висячих сваях и сваях стойках, воспринимающих выдергивающую нагрузку, коэффициент надежности принимается в зависимости от количества свай в фундаменте: при 21 свае и более — 1,4 (1,25); от 11 до 22 свай — 1,55 (1,4); от 6 до 10 — 1,65 (1,5): от 1 до 5 — 1,75 (1,6).

Распределение нагрузок на свайное поле

                  Расчет нагрузки на винтовые сваи

Зачастую при обилии информации по тому или иному вопросу человек теряется, не может определиться с выбором. Конечно в специфических вопросах лучше всего обратиться к помощи специалистов работающих в своей области.

При выборе фундамента на винтовых сваях заказчик часто сталкивается с трудностью в определении расчета количества свай, расстояния между ними, диаметром и длиной свай. Приведенные выше данные помогут определиться с выбором.

Отдельно можно добавить, что самым универсальным в выборе в регионе Ленинградской области является винтовая свая 108мм. и длиной 2500мм.

винтовые сваи на сильно заводненном участке

В сильно заводненных местах стоит прибегать к тестовому бурению, а в отдельных и к тестовой установке сваи, что поможет точно определить необходимую длину сваи.

Тестовое бурение механическим способом

Зачастую пробное бурение производится на необходимую глубину, чтобы выяснить состав грунтов и слой твердого пласта и глубину его залегания.

Пробное бурение до твердых пластов грунта

Геологоразведка позволяет точно определить необходимую длину винтовых свай и определиться с их количеством. Выбранный грунт из шурфа показывает качественный состав пород.

Шурф от пробного бурения

Попадаются места с очень нестабильными грунтами, в этих случаях бес тестового бурения и пробной установки винтовой сваи не обойтись.

Пробная установка сваи

Что-бы не «загружаться» объемной, лишней информацией ниже приведены следующие правила.
При выборе винтовых свай под фундамент при нормальных стабильных грунтах можно порекомендовать 108/2500мм., при допустимом расстоянии между сваями не более 3000мм. Вот пожалую главное от чего стоит отталкиваться при выборе свай для устройства фундамента.

   Обвязка винтовых свай

Очень важно в нестабильных грунтах производить обвязку фундамента на винтовых сваях. В зависимости от требований по нагрузке на винтовые сваи оказываемых строением производится обвязка винтовых свай швеллером или обвязка винтовых свай уголком.

Для улучшения качества фундамента и гарантированного временного интервала в процессе эксплуатации необходимо производить работы по обвязке свайного поля металлическими деталями ( создание силового каркаса ).

  Усиление свайного поля необходимо при большой высоте винтовых свай от поверхности грунта, нестабильных, насыщенных водой грунтах ( особенно болотистых и торфяниках ), на участках с большим уклоном, при строениях с большой нагрузкой.

Необходимо учитывать максимальную нагрузку на винтовую сваю  и оставлять необходимый запас. Особенно справедливо в регионах с большим количеством осадков в зимнее время ( снеговая нагрузка ) и частыми температурными перепадами от  минуса к плюсу ( оледенение кровли ).

Ошибки при монтаже фундаментов на винтовых сваях

Какие ошибки могут быть допущены при устройстве свайно-винтовых фундаментов и конструкций на их основе?

Одна из наиболее распространенных и не «простительных» это не достаточное заглубление винтовых свай в процессе установки. Чаще всего это халатность монтажников и не желание работать с полной отдачей, не опытность и не понимание процессов работы фундаментов особенно в зимнее время.

Ни кому не секрет какое количество «строителей» особенно из ближнего зарубежья появилось на просторах страны. В нашей практике были случаи когда заказчик в целях экономии нанимал неквалифицированных работников, не имеющих навыков и опыта в установке винтовых свай и монтаже фундаментов.

В последствии приходилось заниматься исправлением и ремонтом фундаментов.

Другая ошибка — это недостаточное количество свай и неправильное распределение нагрузки. как следствие — проседание отдельных элементов конструкции. Отчасти это получается по вине заказчика желающего с экономить на фундаменте.

Отсутствие усиления свайного поля в виде обвязки металлом при большой высоте винтовых свай от поверхности грунта, более 60 см. , при большом уклоне участка на котором стоит фундамент, в подвижных, сильно заводненных, мягких и рыхлых грунтах.

Использование бруса, притом не цельного в виде обвязки свайного поля под достаточно тяжелое строение, к примеру бревенчатый сруб большого размера или из газобетона.

Все это из выше перечисленного может привести к нежелательным дефектам фундамента и постройки в целом.

Источник: http://xn----7sbfc2ac9azaq.xn--p1ai/montazh-vintovyx-svaj/svajnyj-fundament-i-ispolzovanie-shvellera/nagruzka-na-vintovye-svai/

Какую нагрузку могут выдержать винтовые сваи: несущая способность

Расчет нагрузки фундамента на винтовых сваях

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.

Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью.

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

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

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

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

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

Источник: http://ResForBuild.ru/metall/svai/vintovye-nesushhaya-sposobnost.html

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

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