Выбор винтовых свай для фундамента требует грамотного подхода к определению их количества и технических характеристик. Один из ключевых параметров – это нагрузка, которую может выдержать свая. Этот показатель определяет безопасность и срок службы здания или сооружения, которое будет построено на свайном фундаменте.
Чтобы избежать проблем с фундаментом в будущем, необходимо правильно выполнить расчеты и убедиться в отсутствии проектных ошибок. Неправильный выбор опор или недостаточное количество могут привести к просадке или деформации фундамента, что может стать причиной разрушения всей конструкции.
Винтовая свая состоит из четырех основных элементов: тела сваи в виде трубы, наконечника, облегчающего проникновение сваи в грунт, лопасти, которая вворачивает сваю в землю, и оголовка, необходимого для обвязки свай.
Из этих элементов определяющее значение для сопротивления сваи нагрузкам имеют только труба и лопасть. Труба служит опорным столбом для здания, а лопасть образует дополнительную площадку для увеличения площади соприкосновения сваи с грунтом, что уменьшает удельное давление на грунт.
Выбор металлоконструкций в виде труб для использования в качестве опор при строительстве обусловлен рядом преимуществ. Во-первых, замкнутый контур трубы обеспечивает повышенную жесткость опоры по сравнению с открытыми контурами других профилей. Во-вторых, при равной массе металла, трубная конструкция обладает большей жесткостью, что позволяет снизить затраты на ее использование.
Существует несколько методик для определения оптимальной жесткости труб, которые могут быть использованы в качестве опор свайного фундамента. В результате расчетов, наиболее подходящими признаны трубы из конструкционных марок стали диаметром от 73 до 300 мм и толщиной стенки от 4 мм для труб меньшего диаметра. Чаще всего используются рядовые трубы из стали 20, так как они являются наиболее доступными на рынке.
Особое внимание уделяется замкнутости и надежности контура трубы. Важно отметить, что для свай необходимо использовать только бесшовные трубы, чтобы обеспечить максимальную прочность и долговечность конструкции.
Размер максимально допустимого давления на фундаментную конструкцию определяется запасом прочности, который всегда превышает приложенные к нему силы.
Необходимость поддержания этого показателя выше действующих сил обусловлена потребностью в запасе прочности для случаев форс-мажорных ситуаций.
Вот ряд факторов, от которых будет зависеть допустимая нагрузка на фундамент из винтовых свай.
Радиуса и оперения;
Длины;
Плотности и стабильности почвы;
Несущей способности, рассчитывается по формуле: N = F / yk.
Вычисления проводятся с учетом коэффициента надежности yk, зависящего от количества свай для строительства и метода проведения геологических исследований. Указанный коэффициент соответствует следующим значениям:
Значение 1.2: Применяется при проведении точных геологических исследований с использованием зондирования почвы, взятия образцов и лабораторных анализов грунта. Этот метод редко используется при строительстве частных домов ввиду его высокой стоимости.
Значение 1.25: Используется при пробном бурении. Вкручивают эталонную сваю в нескольких местах на строительной площадке, чтобы определить глубину несущего слоя и его толщину. Пробное бурение требует практических навыков и определенных знаний в области геологии.
Значение 1.75: Это значение применяется при самостоятельном анализе грунта с использованием справочных данных. Подходит для свайных фундаментов с количеством опорных столбов менее 22 единиц.
Однако для частного строительства лучше использоват другой способ расчета нагрузки.
Для расчета несущей нагрузки без коэфициента необходимо использовать следующую формулу: F = S × Rо, где Rо – прочность основания, S – площадь лопасти сваи. S можно рассчитать по специальной формуле, либо использовать исходные данные от производителя винтовых свай.
В случае с Ro, просто берем данные из таблицы:
Тип грунта | Rо на глубине 150 см и более, кг/см2 |
Галька с включениями глины | 4,5 |
Гравелистый с включениями глины | 4,0 |
Песчаные почвы (крупная фракция) | 6,0 |
Песчаные почвы (средняя фракция) | 5,0 |
Песчаный (мелкая фракция) | 4,0 |
Пылеватый песок | 2,0 |
Глинистые почвы и супеси | 3,5 |
Вязкие глинистые почвы | 6,0 |
Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением) | 1,5 |
Насыпной грунт (без уплотнения) | 1,5 |
Для определения площади опорной поверхности используют формулу S = πR^2, где R – радиус лопасти винтовой сваи (половина диаметра), π – математическая постоянная, используемая для расчетов с окружностью и равная 3,14.
Если говорить про одну свайную опору с параметрами (диаметр ствола – 108 мм, диаметр лопасти 300 мм), то несущую способность можно увидеть в таблице ниже:
Тип почвы | Несущая способность сваи (кг) при глубине залегания лопасти, см | |||
150 | 200 | 250 | 300 | |
мягкопластичная лессовая | 2200 | 2900 | 3600 | 4300 |
полутвердые глинистые | 4700 | 5400 | 6000 | 6700 |
тугопластичные глинистые | 4200 | 4900 | 5600 | 6300 |
мягкопластичные глинистые | 3700 | 4400 | 5000 | 5800 |
полутвердый суглинок | 4400 | 5100 | 5800 | 6500 |
тугопластичная суглинистая | 3900 | 4600 | 5300 | 6000 |
мягкопластичная суглинистая | 3500 | 4200 | 4800 | 5500 |
песчаные (крупная и средняя фракция) | — | 9700 | 10400 | 11100 |
песчаные (мелкая фракция) | — | 6300 | 700 | 7700 |
пылеватый песок | — | 4900 | 5600 | 6300 |
Для расчета нагрузки на свайный фундамент под одноэтажный брусовой дом необходимо учитывать несколько параметров, таких как тип грунта, вес постройки, и другие. Давайте примем следующие значения:
1. Вес постройки (масса дома): 60 тонн (60000 кг).
2. Тип грунта: Глина.
3. Коэффициент безопасности: 1,75.
Расчетная прочность грунта для глины: 6 кг/см².
Теперь давайте выполним расчет:
1. Опорная площадь лопасти сваи: Предположим, что диаметр сваи равен 30 см, что соответствует радиусу R = 15 см. Площадь лопасти S вычисляется по формуле S = πR².
S = 3.14 × (15 см)² ≈ 706 см².
2. Сила, действующая на сваю (F): Умножим площадь лопасти на расчетную прочность грунта.
F = S × Ro = 706 см² × 6 кг/см² ≈ 4236 кг.
3. Вес, который свая выдержит (H): Разделим полученную силу на коэффициент безопасности.
H = F / коэффициент безопасности = 4236 кг / 1,75 ≈ 2420 кг.
Таким образом, свая сможет выдерживать вес дома, равный 2420 кг.
4. Количество свай (N): Разделим вес постройки на предельную нагрузку на одну сваю.
N = Вес постройки / H = 60000 кг / 2420 кг/свая ≈ 24,79.
Округлим до ближайшего целого числа, получаем, что для данного случая потребуется около 25 свай для обеспечения необходимой несущей способности фундамента.
Спасибо, что дочитали статью до конца! Будем рады, если материал был полезен.
Если вам нужна помощь в расчете – позвоните нам по тел. +7-911-936-87-56, поможем рассчитать параметры фундамента и реализуем его под ключ.
Эксперт компании "1000 свай"
Участвовал в реализации более 200 объектов. Знает как рассчитать смету и реализовать надежный фундамент
