Нагрузки на сваи винтовые: Несущая способность винтовых свай

Несущая способность винтовых свай

Винтовая свая (ВС) способна выдерживать значительные осевые нагрузки. Проседание происходит не по причине деформации от нагрузки, а по причине слабой несущей способности грунта, на который опирается свая.

Очевидно, что наилучшими грунтами для опоры ВС являются пески, кроме мелких и очень влажных, а также твердые сухие глины, щебенистые и гравийные грунты. Несущую способность сваи можно увеличить за счет большего количества, увеличения диаметра лопасти и перераспределения нагрузки.

Иногда у покупателя возникает желание предварительно рассчитать сколько и каких ВС понадобится. Под строение 10х10 м устанавливают 4 угловые сваи, затем равномерно расставляют остальные с условием расстояния между ними не более 3-метров. Дополнительно устанавливают под несущими внутренними стенами. Всего получится не менее 25 штук. Затем рассчитывают диаметр сваи и лопасти, определить длину с учетом глубины установки и перепада высот свайного поля.

Выполняем расчет:

1. Находим вес дома вместе с ростверком. Учитываем вес несущих внешних и внутренних стен, вес перекрытий пола, мансарды, стропильной системы, крыши – вычисляется суммированием веса, используемого материала.
2. Затем добавляют вес полезной нагрузки – площадь дома умножают на 150 кг/м²
3. Прибавляют снеговую и ветровую нагрузки – это еще примерно 140 кг/м² на площадь проекции крыши.
4. Затем результат умножают на коэффициент запаса прочности 1,2 и получают полную нагрузку на фундамент. Допустим получили 50 т.

Узнаем нагрузку на винтовую сваю 50/25= 2,0 т. Возьмем 108-сваю с лопастью диаметром 300 мм, находим площадь лопасти: 3,14х30х30/4=706,5 см². Теперь смотрим на таблицу и находим тип грунта, на который будет опираться свая. Допустим 3 кг/м². Умножаем площадь лопасти 706,5х3 – получим 2,2 т. Такую нагрузку выдержит грунт. ВС по расчету давит 2,0 т, что меньше несущей способности грунта, а, следовательно, выбор 25 штук из 108 трубы с лопастью 300 мм сделан верно.

Нагрузка на винтовую сваю зависит от веса строения. Например, для легкого забора из сетки рабица подойдут 57 мм или 76 мм сваи, под ворота лучше заказывать 89 или 108 мм. Длина рассчитывается глубиной установки. Допустим надо установить ВС на глубине 1,7 м. Если взять 2,5 метра, то она будет возвышаться 0,8 метра над уровнем земли. ВС обрезаются не менее 15 — см, от верхнего конца, потому что имеют отверстия для крепления приспособления для ввинчивания. Останется 0,6 м от уровня земли.

Винтовая свая/диаметр лопасти, мм	Нагрузка, тонн	Для каких строений подходят:
Диаметр 57/200	1-1.5	Забор сетка рабица, открытое крыльцо, настилы и т. д.
Диаметр 76/250	2-2.5	Заборы из профнастила, веранды, легкие хозяйственные постройки, беседки и т.д.
Диаметр 89/250	3-4	Бани, легкие каркасные дома, сараи, хоз. блоки, пристройки открытого и закрытого типа и т.д
Диаметр 108/300	5-7	Дома каркасные, брусовые, из сруба, бани и т.д.
Диаметр 133/350	8-10	Тяжелые деревянные дома из бруса и бревна, промышленные объекты.

Нагрузка на винтовые сваи:

1. Несущая способность сваи от 1,5 т для 57 мм с лопастью 200 мм, до 8-9 т для 133 мм с лопастью 350 мм. Для деревянного дома чаще заказывают 108 мм с лопастью 300 мм. Для дачных домов и легких строений сгодится 89 мм ВС с лопастью 250 мм.
2. ВС следует выбирать по несущей способности грунта, на который будут опираться.
3. Снизить нагрузку винтовой сваи можно следующим способом:

• увеличить диаметр лопасти;
• перераспределить нагрузку от веса строения на дополнительные ВС;
• установить ВС в грунт с высокой несущей способностью.

Компания имеет многолетний опыт монтажа ВС в Подмосковье. Специалисты подберут правильную глубину установки ВС. После пробного завинчивания, которое необходимо в исключительных случаях, заказчик точно будет знать сколько и каких свай понадобится для монтажа фундамента. Для оформления заявки на пробное ввинчивание и получение расчета позвоните по номеру телефона 8-495-127-05-63 или оставьте заявку по форме обратной связи на сайте.

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

Какие допустимые нагрузки способны выдерживать винтовые сваи и какая у них несущая способность? Какой диаметр винтовой сварной сваи (свсн) будет самым подходящим для устройства свайно-винтового фундамента?  – это самые задаваемые вопросы на этапе проектирования строительства. Ошибки в расчётах, как правило, снижают надёжность опор под зданиями, приводят к усадке или крену строений. И, в конечном счёте, к повреждениям их основных конструкций.

Допустимая нагрузка – важнейший показатель винтовых элементов фундамента

Важной характеристикой винтовых свай, влияющей на правильный их подбор при устройстве фундаментов под конкретные сооружения, является несущая способность.

Это ничто иное, как учитывающая деформации почвы максимальная нагрузка, которую выдерживают сваи без потери своих функциональных качеств. Для грунтов с различными прочностными характеристиками, а также изделий, отличающихся длиной, диаметром трубы и лопастей – она разная.

Далее ознакомимся с параметрами, от которых зависит допустимая нагрузка на винтовые сваи, а также с правильным её теоретическим расчётом.

Виды свай и их параметры

Разнообразие типоразмеров этих изделий связано с применением их под конкретные виды возводимых объектов.

В частном домостроении преимущественно используются винтовые элементы фундаментов с диаметрами трубы от 89 до 159мм. Так, допустимая нагрузка на винтовую сваю 89мм делает возможным их применение при возведении каркасных одноэтажных домов, веранд и беседок. С увеличением диаметра трубы увеличивается цена и расширяется диапазон их применения: 108мм, 133мм и 159мм – для устройства фундаментов двухэтажных каркасных домов, а также одноэтажных из бруса, пенобетона и кирпича.

А допустимая нагрузка на винтовую сваю 325мм приемлема при использовании её в проектировании тяжёлых конструкций домов или промышленных объектов.

При расчётах допустимых нагрузок на сваи используют такой важный параметр, как площадь её конструктивного элемента – лепестковой подошвы.

При этом за радиус подошвы принимают расстояние от центра сваи до крайней (образующей контур лепестка) точки.

Для вычисления площади используют известную математическую формулу: возведённый в квадрат радиус лопастей умножают на 3,14 (число Пи). Для разных диаметров труб она составляет:

• 89мм – 490см²;
• 108мм –706см²;
• 159мм – 1590см²;
• 325мм – 9567см² (для расчётов значения диаметров лопастей всегда берут в сантиметрах).

На выбор длины детали влияют характер грунта (в том числе уровень его промерзания) и перепады высот на стройплощадке.

Длина свай стандартизована и составляет:

• для коротких – 160-250см;
• для длинных – до 11,5м (с шагом 50см).

При правильной установке они должны упираться лопастями в плотный слой грунта.  

Прочность грунта основания

Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.

Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см²) грунтов на глубине 1,5м следующие:

• глина – 3,7–4,7;
• суглинки и супеси – 3,5–4,4;
• песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.

Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.

Определение максимально возможной величины нагрузки на винтовую сваю

Для расчёта нагрузок, которые способны выдержать элементы свайно-винтового фундамента, нужно знать площадь подошвы их лепестков и прочностные характеристики (максимальная несущая возможность) грунта. Перемножив между собой величины этих показателей, получают желаемое значение несущей способности винтовой опоры – максимально возможной выдерживаемой нагрузки.

Для примера определим, какую нагрузку выдерживает винтовая свая 108х2500мм. Исходные данные для упрощённого расчёта принимаем такими:

• грунт на строительном участке – глина;
• диаметр лопасти сваи 108мм – 300мм.

Воспользуемся данными таблиц в справочнике и определим несущую способность грунта (Rо) в месте установки фундамента: Rо = 6кг/см². Площадь лепестковой подошвы этого вида свай мы определили ранее (смотри выше), S = 706см².

Искомую нагрузку получим в результате перемножения:

F = Rо х S = 6 х 706 = 4,23 (тонны).

Именно такую расчётную (среднюю) нагрузку выдерживает одна свая 108мм, упираясь лопастью в слой глины.

Однако, её значение есть неоптимизированным, так как не учитывает коэффициент надёжности (γk). Он зависит от количества опор в фундаменте и способа производства геологических изысканий. При известных результатах таких изысканий на участке его значение составляет 1,2.

Выполняя самостоятельные исследования почвы на участке и используя табличные показатели прочности грунта, необходимо увеличивать запас надёжности. Для этого надо использовать в расчётах коэффициент надёжности порядка 1,7–1,4. Его величина зависит от количества свай в фундаменте: при минимальном количестве (до 5) он будет максимальным – 1,7. С увеличением опор до 20 коэффициент уменьшится до 1,4. При этом устанавливаемые сваи должны иметь низкие ростверки.

Таким образом, с учётом коэффициента надёжности расчёты максимально возможной нагрузки на сваи N (при пользовании табличными данными о грунтах) показывают её уменьшение по сравнению с расчётной нагрузкой F:

N = F : γk = 4,2 : 1,7 = 2,47 (т).  

В качестве заключения

Качественный монтаж свайно-винтовых фундаментов зависит от правильного расчёта нагрузок на винтовые сваи, включающих и геологическую оценку грунта. Ошибки в расчётах приведут к занижению несущей способности фундамента или же большому перерасходу материала.

Винтовые сваи | Анкеры ABC

Наш стандартный ассортимент винтовых свай имеет диаметры от 60 мм до 89 мм, исключая спирали, и толщину стенки от 6,35 мм до 9,5 мм. Пределы крутящего момента варьируются от 4 кНм до 22,5 кНм. В большинстве случаев, при условии, что верхние 2 метра оцинкованы, срок службы сваи превысит 100 лет. Дополнительные шаги могут быть предприняты для защиты в соленой воде и торфяниках.

Если у вас есть какие-либо вопросы, касающиеся технических характеристик наших винтовых свай, или вы хотите обсудить индивидуальные варианты, свяжитесь с нами.

Спецификации свай

Коррозия

Преимущества винтовых свай

Растяжение и сжатие

Винтовые сваи могут воспринимать наши опубликованные проектные нагрузки как на растяжение, так и на сжатие.

Стойкость к пучине

Максимальный диаметр стволов свай в нашем ассортименте составляет 89 мм, что обеспечивает превосходную устойчивость к эффектам пучения грунта.

Любой угол

Винтовые сваи можно забивать под любым углом в соответствии с вашими проектами.

Зоны защиты деревьев/корней

Винтовые сваи неоднократно указывались в качестве предпочтительного фундамента для строительства в зонах защиты деревьев.

Расчетный срок службы 100 лет

Все винтовые сваи ABC Anchors оцинкованы или оснащены катодной защитой, и на них распространяется наша 100-летняя гарантия расчетного срока службы.

Низкий уровень шума/вибрации

В процессе установки используется моментный двигатель для плавного забивания свай в землю, и для этого не требуется ударов молотком или вибрации.

Мгновенное подключение/строительство

Сваи могут принимать полную нагрузку сразу после установки. Мы поставляем широкий ассортимент концевых муфт, подходящих для растягивающих, сжимающих и комбинированных нагрузок.

Нет Muckaway

Винтовые сваи не требуют земляных работ до или во время установки и, следовательно, не требуют утилизации отходов.

Объемы винтовых свай и оборудование для установки

Нефакторизованная нагрузка — Максимальная нагрузка, которую примет свая до того, как прогиб превысит стандартные пределы.

FOS — Коэффициент запаса прочности  — отношение между нефакторизованной нагрузкой и рабочей нагрузкой

Безопасная рабочая нагрузка -Фактическая нагрузка, которую воспринимает свая, когда здание стоит на месте

Все машины имеют показания крутящего момента, что позволяет мгновенно рассчитать нагрузку сваи.

Технические характеристики винтовых свай

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ	ОПРЕДЕЛЕНИЕ	60Р	76Р	89R
Диаметр вала	Диаметр ствола винтовой сваи без учета спиралей	60 мм	76 мм	89 мм
Толщина стенки	Толщина стенки трубы винтовой сваи	6,35 мм	9,5 мм	9,5 мм
Ограничение крутящего момента	Способность сваи передавать крутящий момент всегда является ограничивающим фактором. Таким образом, это предельный крутящий момент при установке сваи.	4кНм	16кНм	22,5 кН·м
Эмпирический коэффициент крутящего момента KtKt м -1	«Эмпирический коэффициент крутящего момента», выраженный в метрических единицах, когда крутящий момент измеряется в кНм, а сила — в кН. Его значение уменьшается по мере увеличения диаметра сваи и толщины винтовой пластины. Это происходит из-за сочетания поверхностного трения и энергии, необходимой для смещения почвы.	30 м -1	28 м -1	25 м -1
Спецификация трубки		БСЕН 10297 E355 ХФС	БСЕН 10297 E355 ХФС	БСЕН 10297 E355 ХФС
Спецификация спирали		БСЭН 10025 С275	БСЭН 10025 С275	БСЭН 10025 С275
Спецификация крепежа		Метрическая резьба M16 GR8. 8	Метрическая резьба M20 GR8.8	Метрическая резьба M22 GR8.8

Срок службы/коррозия сваи

В большинстве случаев при условии, что верхние 2 метра оцинкованы, срок службы сваи превысит 100 лет. При удельном сопротивлении грунта менее 10 Ом необходимо принять дополнительные меры. Это означает соленую воду, влажный торф и места, где почвы подвержены насыщению. Для получения дополнительной информации и литературы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Расчетный срок службы основан на допущении, что потеря толщины на 40 % допустима без неблагоприятного воздействия на целостность конструкции. Участки свай, подверженные воздействию атмосферы, покрываются толстослойной системой покрытия с высоким содержанием цинка или оцинковываются. Для конструкции анода предусмотрен коэффициент безопасности x2, учитывающий изменения в условиях коррозии и удельном сопротивлении грунта.

Удельное сопротивление грунта (Ом-м)	Скорость коррозии на основе данных Uhlig мм/год	Расчетный срок службы с защитой от коррозии (лет)	Методы защиты от коррозии, необходимые для верхней 2-метровой секции сваи. (минимальная толщина стенки 9,35 мм)	Расчетный срок службы с дополнительной защитой от коррозии* (лет)
Менее 5	0,1-0,2	18-37	Цинковое покрытие 4 браслета из гальванического цинка по 20 кг	100
5-10	0,033	80+	Цинковое покрытие 4 браслета из гальванического цинка по 20 кг	100+
10-50	0,025	100	Цинковое покрытие	100+
50-100	0,018	100+	н/д	100+
Больше 100	0,014	100+	н/д	100+

Вы готовы начать свой проект?

Винтовые сваи – Что нужно знать инженеру – Статьи

Основы винтового глубокого фундамента

Винтовой фундамент состоит как минимум из одной спиральной стальной опорной плиты, прикрепленной к центральному стальному валу. Вал обычно представляет собой сплошной стальной стержень (квадрат от 12 до 23 дюймов) или толстостенную трубу (диаметром от 2f до 8 дюймов). Спиральные пластины изготовлены из высокопрочной стали (диаметром от 6 до 16 дюймов, толщиной d или 2 дюйма). Каждая спираль имеет в плане круглую форму и представляет собой резьбу с определенным шагом (обычно 3 дюйма).

Установка с помощью гидравлических двигателей, устанавливаемых практически на любой тип машины. Портативное оборудование доступно для таких мест с ограниченным доступом, как подвалы, подвалы и узкие проходы. Оборудование ударного бурения не используется. Двигатель с высоким крутящим моментом от 5 до 25 об/мин обеспечивает вращательную энергию, а машина обеспечивает необходимое для установки давление (прижимное давление). Спиральный фундамент вращается (ввинчивается) в землю, продвигаясь на один шаг за один оборот. Спиральные фундаменты могут быть полностью раздвижными; так что спиральные пластины могут быть установлены на любую заданную глубину подшипника.

Спиральный фундамент может использоваться для сопротивления как подъемным, так и сжимающим нагрузкам. Установленные на правильную глубину и крутящий момент, спиральные пластины служат отдельными несущими элементами для поддержки нагрузки. Центральный вал, передающий крутящий момент при установке, теперь передает осевую нагрузку на винтовые пластины. Центральный стальной вал также обеспечивает сопротивление осевой нагрузке за счет поверхностного трения и боковым нагрузкам за счет пассивного давления грунта.

Зачем использовать винтовые фундаменты?

Низкие затраты на мобилизацию: Спиральные фундаменты обычно устанавливаются с небольшим оборудованием, таким как экскаватор с резиновыми шинами. Это устраняет высокие затраты на мобилизацию, связанные с оборудованием, используемым для установки забивных свай, буронабивных или буронабивных свай. Удаленное расположение или труднодоступные участки также увеличивают затраты на мобилизацию, что делает винтовые фундаменты лучшим выбором.

Расширяющиеся грунты:  Опорные плиты винтовых фундаментов обычно располагают ниже глубины сезонного колебания влажности. Сила набухания на валу прямо пропорциональна площади контакта между почвой и валом. Поскольку спиральные фундаменты имеют меньшие валы, чем обычные сваи, подъемная сила меньше.

Круглогодичная установка:  Винтовой фундамент можно устанавливать в любую погоду, поскольку нет необходимости в бетоне или цементном растворе. Это позволяет работать без перерыва.

Временные конструкции:  Винтовой фундамент можно удалить, проделав процесс установки в обратном порядке. Во время зимних Олимпийских игр 2002 года в Солт-Лейк-Сити винтовые фундаменты использовались для поддержки временных трибун и судейских кабин на различных площадках, а также огромных информационных знаков, информирующих посетителей о событиях.

Применение в ремонтных работах: Крупнейший сегмент рынка винтовых фундаментов на сегодняшний день — это ремонтные работы. Они могут дополнять или заменять существующие фундаменты, подверженные неравномерной осадке, растрескиванию, вздутию или общему разрушению фундамента. Спиральные фундаменты идеально подходят для ремонтных работ, поскольку их можно устанавливать в замкнутых внутренних помещениях. Работа малотравматична, с минимальным ущербом для ландшафта или неудобством для жильцов здания.

 ТЭО

 Нагрузки:  Расчетные сжимающие и растягивающие нагрузки для винтовых фундаментов находятся в диапазоне от 12,5 до 50 тонн. Почва, как правило, является ограничивающим фактором, поскольку количество и размер винтовых фундаментов можно варьировать в зависимости от применения.

Почвы:  Спиральные фундаменты могут быть установлены в грунтах с числом ударов (значение N) менее 80 ударов/фут пробоотборника с наружным диаметром 2 дюйма в соответствии с ASTM D-1586. Ограничение винтовых фундаментов заключается в том, что они не могут быть установлены в прочную скалу или очень твердый, плотный грунт с плотностью более 80 ударов на фут.

Теория проектирования

Существует несколько методов проектирования винтовых фундаментов и прогнозирования их работы под нагрузкой. Двумя из этих методов являются корреляция несущей способности и крутящего момента.

Несущая способность

Общее уравнение несущей способности Терцаги предполагает, что общая несущая способность винтового основания при растяжении или сжатии равна сумме несущих способностей каждой отдельной винтовой пластины. Вычисляя единичную несущую способность грунта и применяя ее к отдельным площадям спиральной пластины, определяют несущую способность спирали. Метод несущей способности достаточно хорошо прогнозирует несущую способность при наличии адекватных данных о грунте. Данные о почве обычно предоставляются в геотехническом отчете. Если данные о почве отсутствуют или недоступны, требуются другие методы проектирования.

Корреляция крутящего момента

Эмпирическая зависимость между установочным крутящим моментом и грузоподъемностью считается главным атрибутом винтовых фундаментов. Взаимосвязь такова: По мере того, как винтовой фундамент устанавливается (ввинчивается) во все более плотный/твердый грунт, сопротивление установке (называемое энергией установки или крутящим моментом) будет увеличиваться. Аналогичным образом, чем выше крутящий момент при установке, тем выше осевая нагрузка установленного спирального фундамента. Отношения можно описать следующим уравнением:

    QU = Kt x T

     QU = предельная грузоподъемность винтовой сваи

     Kt = эмпирический коэффициент крутящего момента

     T = средний крутящий момент при установке конструктивные параметры (главным образом размер вала). Для квадратного вала он обычно составляет от 10 до 20. Для трубчатого вала он обычно составляет от 3 до 10 футов. Инструменты контроля крутящего момента обеспечивают хороший метод контроля производства во время установки.

Проверка грузоподъемности

Инженер может использовать взаимосвязь между крутящим моментом при установке и грузоподъемностью, чтобы установить критерий минимального крутящего момента для установки производственных винтовых фундаментов. Рекомендуемые значения по умолчанию для Kt [10 для квадратного вала и 7 для вала трубы с наружным диаметром 32 дюйма] обычно дают консервативные результаты. Для крупных проектов можно использовать программу предварительных испытаний под нагрузкой, чтобы установить соответствующий коэффициент корреляции крутящего момента (Kt) для существующих грунтов проекта.

Другие вопросы проектирования

Коэффициент запаса прочности:  Для нагрузок на сжатие коэффициент запаса прочности 2 исторически был достаточным для учета неизбежных неопределенностей в грунте, установке и производстве. В некоторых случаях, например, в случае стяжек для удержания земли, коэффициент безопасности может быть меньше 1,5.

Расстояние между спиральными основаниями: рекомендуемое расстояние между центрами соседних винтовых оснований в пять раз превышает диаметр наибольшей спирали. Абсолютный минимум расстояния составляет три диаметра. Минимальные требования к расстоянию относятся только к спиральной пластине, что означает, что центральный вал можно разбить, чтобы получить достаточное расстояние.

Помощь при проектировании:  Для получения помощи при проектировании на любом этапе процесса проектирования, включая расчет мощности, выбор спирального фундамента, коррозию, вопросы поперечной устойчивости/изгиба и спецификации, обратитесь к местному установщику винтового фундамента или дистрибьютору.