Какую нагрузку выдерживает винтовая свая

Строительство свайного фундамента невозможно без предварительно проведенных подробных расчетов. При этом потребуется знать, сколько выдерживает винтовая свая определенного типоразмера. Корректно выполненные вычисления с учетом всех факторов влияния обеспечат свайной конструкции надежность и долговечность, позволят рассчитать необходимое число металлических опор и шаг их установки при монтаже фундамента. Самостоятельно сделать расчеты можно с помощью данных из таблиц (см. ниже).

Содержание

От чего зависит?

Стандартный стальная опора состоит из ствола (полая труба) определенной длины с заостренным наконечником снизу и спиральной лопасти, чья площадь — основной фактор стабилизации конструкции в грунте. Главная весовая нагрузка при строительстве фундамента приходится на ствол и винт, то есть их размеры напрямую связаны с несущей способностью всего основания. Максимальный вес, который может держать металлический столб, зависит от нескольких параметров:

диаметра лопасти и ствола;
длины опоры;
характеристик грунта.

Из характеристик почвы важны плотность, просадочность, глубина промерзания и залегания наиболее плотного слоя.

Таблица несущей способности винтовых свай

Нагрузка на отдельный свайный элемент возрастает с увеличением диаметра ствола и, как следствие, возрастанием диаметра спирали в наконечнике. Чтобы узнать сколько способны выдержать опоры, обратимся к таблице, где приведены максимальные значения для самых распространенных типоразмеров.

108

133

200

250

300

350

до 1,2

до 2

до 4

до 6

до 8

Запас прочности железной опоры зависит от её длины и диаметра. Кроме того, важно знать тип грунта на участке будующей застройки, а также глубину нахождения плотного слоя и промерзания почвы. При проектировании фундамента расчетное значение несущей способности должно быть меньше реально допустимого, поскольку любой строительный объект возводится с определенным коэффициентом запаса. Такая разница позволяет сохранять функциональность основания даже в экстремальных условиях и повышает срок эксплуатации постройки.

Как рассчитывается

Допустимую нагрузку на винтовую сваю 57, 76, 89, 108, 133 мм и другие рассчитывают по формуле: H=F/yk. Символ H — это предельная масса, которую выдержит СВС, F — неоптимизированная величина несущей способности (чисто теоретическое значение), а yk — коэффициент надежности. Последний показатель может быть использован в нескольких вариантах. Самый низкий (1,2) применяется при выполнении дорогостоящих лабораторных исследований, проведенных после геологических изысканий с зондированием почвы. Следующее значение (1,25) используют, если на участке проводилось пробное бурение, которое также требует некоторых материальных затрат и практических навыков. Самый высокий (1,75) коэффициент — именно то значение, которое подходит для самостоятельных вычислений при строительстве небольших объектов (количество опорных элементов не выше 22).

Важно! Специалисты рекомендуют использовать показатель 1,25, поскольку лабораторный анализ довольно дорогой, а самостоятельно провести изыскания практически нереально.

Выполнить расчет можно по формуле F=SхRo. Под S подразумевается площадь спиральной лопасти, Ro обозначает прочность основы (предельно допустимая масса для грунта). Длину опорных конструкций подбирают исходя из особенностей климата местности и параметров различных видов почвы, характерных для данного региона. Также необходимо учитывать, на какую глубину промерзает земля. Для Санкт-Петербурга и региона Ленинградской области эти показатели будут следующими (в см):

глинистые — 115;
пески (мелкие, средние, крупные) — 141-151;
крупнообломочные или каменистые — 171.

Прочность основания (Ro) берут из готовой таблицы:

Гравелистый с включениями глины

Галька с включениями глины

Мелкозернистый песок

Среднезернистый песок

Крупнозернистый песок

Пылеватый песок

Вязкие глинистые почвы

Супеси и глинистые почвы

Насыпное основание с уплотнением или без

Просадочный грунт

4,0

4,5

4,0

5,0

6,0

2,0

6,0

3,5

1,5

Для подсчета площади лопасти используют формулу S=πR², где R — её радиус (половина диаметра), а π — постоянная математическая величина, применяемая для вычислений с кругом и равная π≈3,14. Примером готового расчета несущей способности винтовой сваи 108 мм при ширине лопасти 300 мм с дифференциацией по глубине положения винта (тонны) может служить следующая таблица:

Мягкопластичный лёсс

Мягкопластичная глина

Тугопластичная глина

Полутвердая глина

Мягкопластичные супеси и суглинки

Тугопластичные супеси и суглинки

Полутвердые супеси и суглинки

Песок пылеватый

Песок мелкозернистый

Песок крупно и среднезернистый

2,2

3,7

4,2

4,7

3,5

3,9

4,4

—

2,9

4,4

4,9

5,4

4,2

4,6

5,1

4,9

6,3

9,7

3,6

5,0

5,6

6,0

4,8

5,3

5,8

5,6

7,0

10,4

4,3

5,8

6,3

6,7

5,5

6,0

6,5

6,3

7,7

11,1

Пример расчета

Чтобы рассчитать нагрузку на свайный фундамент под одноэтажный брусовый дом с размерами 6×8 потребуется исходная информация:

типоразмер стальных опор — 108 мм;
земля на участке — глина;
масса постройки с учетом всех нагрузок (полезных, ветровых, снеговых) — 62 тонны.

Расчетная прочность почвы у глины, согласно таблице, составляет 6 кг/см². Опорная площадь лопасти у СВС 108 вычисляется по формуле: S=πR²= 3,14 х (30 см: 2)²=706 см². Результаты подставляются в следующую формулу: F=SхRo = 706×6 = 4236 кг. Для вычисления веса, который выдержит свайная конструкция применяется коэффициент 1,75: H=F/yk = 4236: 1,75 = 2420 кг.

При подсчете минимального числа столбов, необходимых для фундамента под строение с массой 62 т, вес делят на последнее полученное значение: 62000: 2420 = 25,6 (округляем до 26 штук). После чего можно составлять проект свайного поля, в котором расстояние между стволами будет зависеть от расположения капитальных стен и наличия печи/камина. Для размеров дома 6×8 средний шаг составит 2 метра, в местах укрепления 1-1,5 метра.

Заключение

Рассчитать, какой вес выдерживает винтовая свая, несложно при наличии достаточного количества исходных данных. Самый точный результат будет при использовании полной информации о параметрах объекта и характеристиках участка застройки. Предварительные вычисления помогут составить корректное представление о технологии монтажа и спланировать размеры будущих затрат, установить точное количество строительных материалов, шаг между столбами, их оптимальные размеры и конструкцию. И в конечном счете — построить надежный и долговечный фундамент.

Автор: Дмитрий Краснов