Фундамент на сваях может выдерживать значительные нагрузки, однако срок его службы зависит от качества материалов, технологии установки и условий эксплуатации. При правильном проектировании и соблюдении строительных норм срок службы фундамента в среднем составляет от 50 до 100 лет.
Важно учитывать, что сваи подвержены коррозии и могут со временем терять несущие свойства, особенно в агрессивных средах. Регулярный осмотр и техническое обслуживание помогут продлить жизнь фундамента и избежать серьезных проблем в будущем.
Нагрузка на винтовые сваи: максимальные возможности
Какие допустимые нагрузки способны выдерживать винтовые сваи и какая у них несущая способность? Какой диаметр винтовой сварной сваи (свсн) будет самым подходящим для устройства свайно-винтового фундамента? – это самые задаваемые вопросы на этапе проектирования строительства. Ошибки в расчётах, как правило, снижают надёжность опор под зданиями, приводят к усадке или крену строений. И, в конечном счёте, к повреждениям их основных конструкций.
Допустимая нагрузка – важнейший показатель винтовых элементов фундамента
Важной характеристикой винтовых свай, влияющей на правильный их подбор при устройстве фундаментов под конкретные сооружения, является несущая способность.
Это ничто иное, как учитывающая деформации почвы максимальная нагрузка, которую выдерживают сваи без потери своих функциональных качеств. Для грунтов с различными прочностными характеристиками, а также изделий, отличающихся длиной, диаметром трубы и лопастей – она разная.
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.
Мы были рады Вашему вниманию к нашей продукции!
Нагрузка на винтовую сваю
В производстве свай существуют стандартные типоразмеры, которые различаются следующими характеристиками:
- Диаметр.
- Длина.
- Толщина стенки.
- Диаметр и толщина лопасти.
С увеличением диаметра возрастает допустимая нагрузка сваи. То же происходит при увеличении ее длины, которая регулирует глубину ввинчивания опоры. Дополнительную устойчивость винтовая свая приобретает и за счет увеличения диаметра лопасти. Поэтому значение каждого из указанных параметров учитывается при расчете несущей способности сваи.
В таблице приведены средние значения нагрузки винтовых лопастей диаметром 57 мм, 76 мм, 89 мм, 108 мм, 133 мм, 159 мм, 219 мм, 325 мм.
| Диаметр сваи, мм | Толщина стенки ствола, мм | Толщина лопасти, мм | Диаметр лопасти, мм | Несущая нагрузка, т |
| 57 | 3,5 | 4 | 200 | до 1,5 |
| 76 | 3,5 | 4 | 250 | до 3 |
| 89 | 4 | 4 | 250 | до 4 |
| 108 | 4 | 4 | 300 | до 6 |
| 133 | 4 | 5 | 350 | до 8 |
| 159 | 5 | 5 | 500 | до 10 |
| 219 | 6 | 6 | 550 | до 20 |
| 325 | 6 | 6 | 800 | до 50 |
Несущая способность сваи и тип грунта
При определении типа грунта, на который будет устанавливаться свайно-винтовой фундамента, нужно учитывать его прочностные характеристики. Прочность грунта может изменить несущую способность сваи, присущую ей по параметрам строения. Эти данные можно найти в специальных строительных справочниках или при пробном бурении грунта на строительном участке.
Расчет нагрузки винтовых свай
Расчет нагрузки на винтовую сваю выполняется по формуле:
N = F/γk, где:
- N — несущая способность винтовой сваи.
- F — неоптимизированное значение несущей способности или «чистая» нагрузка.
- γk — коэффициент надежности, зависящий от количества столбов на свайном поле и нагрузки на почву.
Коэффициент надежности может иметь следующие значения:
- 1,2 (при точных данных, полученных в ходе геологической экспертизы, редко применяется для частного строительства).
- 1,25 (при данных, полученных в ходе предварительного бурения).
- 1,75 (при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочников).
«Чистая» нагрузка определяется по формуле:
F = S x Rо, где:
- S — площадь лопасти.
- Rо — прочность основания.
Площадь лопасти (S ) можно вычислить по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4), но обычно эти данные приводятся производителем сваи.
Для определения показателя прочности основания (Rо) применяются табличные данные, если не были проведены специальные геологические исследования.
| Тип грунта | Rо (кг/см²) |
| Галька с включениями глины | 4,5 |
| Гравелистый с включениями глины | 4,0 |
| Песчаный крупной фракции | 6,0 |
| Песчаный средней фракции | 5,0 |
| Песчаный мелкой фракции | 4,0 |
| Пылеватый песок | 2,0 |
| Глинистые почвы и супеси | 3,5 |
| Вязкие глинистые почвы | 6,0 |
| Насыпной с уплотнением | 1,5 |
| Насыпной без уплотнения | 1,5 |
Как выбрать сваи?
Не советуем самостоятельно выбирать сваи, вы можете допустить очень болезненную в будущем ошибку. Мы поможем вам с выбором свай, установкой и др. Наши менеджеры всегда готовы проконсультировать по телефону: +7 (812) 219-18-18.
Также можете воспользоваться нашим калькулятором расчета свай для понимания ориентировочной цены, количества и расположения свай.
А еще можете посмотреть наш каталог свай, у нас есть все необходимые размеры свай.
Вам могут быть интересны статьи про винтовые сваи
Бесплатный расчет стоимости и сроков в WhatsApp
Рассчитаем количество свай и дополнительных комплектующих за 5 минут. Скажем стоимость и сроки монтажа.
Несущая способность винтовой сваи
При проектировании фундамента, одна из основных дилемм это выбор диаметра винтовой сваи. Его выбор основывается на сопоставлении несущей способности опоры и массы постройки. В низу я приведу таблицу.
От чего зависит несущая способность?
1. Площадь лопасти
Чем больше диаметр лопасти, тем больше её площадь опоры на грунт. А следовательно больше и несущая способность винтовой сваи.
Так эту площадь можно увеличить, добавив второй винт. Но такие опоры используются крайне редко.
2. Плотность, состав грунта
- Чем плотнее грунт, тем больше несущая способность опоры. Бывает, что нужно пройти сваей мягкие слои и дойти до твердого, на который можно опереться.
- Влажность, высокие грунтовые воды уменьшают максимально допустимую нагрузку.
- Тяжелее всего свая заходит в грунт с камнями, затем идет песок, затем суглинок, потом глина. Торф — самая слабая земля.
3. Глубина завинчивания
Чем глубже завинчивается винтовая свая, тем большую несущую способность несет.
- Чем глубже тем земля плотнее.
- Почва спрессовывается под винтом во время закручивания.
- Ствол СВСН также имеет небольшое сопротивление, соответственно, чем глубже мы его завинтили, тем больше площадь соприкосновения и сопротивления.
Как определить максимальную нагрузку?
У каждой винтовой сваи есть расчетная несущая способность. Опора начинает её нести, когда мы завинтили опору до упора. То есть она идет, но тяжело, с определенным сопротивлением.
1. Пробник
Существует 3 вида пробника:
1️⃣ Пробная винтовая свая.
Завинчиваем и смотрим на усилие на вкручивании и глубину, где СВСН упрется. Упрется, то есть пойдёт очень тяжело. Знаем усилие, знаем диаметр винта, а следовательно можно определить максимальную нагрузку. Обычно это всё меряется по ощущениям специалиста — без приборов.
2️⃣ Пробник с пикой и бурением лунок.
Пикой (ломиком) пробивается почва. Замерщик работает с ней с определенным усилием и может понять на какой глубине находится плотной слой земли и опора будет нести расчетную нагрузку.
Буром же делает лунки — определить: нет ли камней, строительного мусора, состав земли и уровень грунтовых вод. Таким образом, исследовав несколько точек на участке и сложив все полученные данные мы получаем вывод. Такой метод стоит от 3000 рублей.
Классическое геологическое исследование. Очень дорогое и менее точное, чем первые два.
4️⃣ Самому получить информацию.
Может вы знаете какой у вас состав земли или можно выкопать полтора метра.
- Если сухо, песок или суглинок — СВСН остановится на глубине 1,6 метра.
- Если глина то скорее всего 1,6 — 2 метра.
- В песке обычно даже с грунтовыми водами, винт не проваливается глубже 2-х метров.
- Торф надо проходить весь до плотного слоя. Наша компания заходила максимум на 8 метров в глубь.
