Нагрузка на винтовую сваю: 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 винтовые сваи, какой вес выдерживают

Строительство домов является ответственной задачей, связанной не только с серьёзными трудозатратами, но и используемыми материалами и квалификацией рабочих. Одной из самых трудоемких этапов является возведение фундамента. Без правильного расчета и определения типа основания невозможно создать надежную и долговечную конструкцию, способную служить в течение многих десятков лет. Проект делается в соответствии с общей конструкцией объекта, его габаритами и особенностями участка.

Свайно-винтовой фундамент относится к наиболее распространенным типам оснований, отлично зарекомендовавшим себя на наших широтах. Именно в его пользу делается выбор, если стройплощадка характеризуется сложными условиями.

Сфера применения

Данный вариант основания эффективен в индивидуальном домостроительстве, используется при проведении работ с заборами и легкими хозяйственными постройками. Отечественным строителям нередко приходится сталкиваться с морозным пучением грунта. Выбор основания соответствует качеству и типу грунтов: от глинистых до торфяных, от болотистых до водонасыщенных. Следует также помнить о проблемах, связанных с пучением грунтов.

Выбор свайно-винтового фундамента

Использование наиболее тонких винтовых свай эффективно при возведении заборов. Диаметр 89 мм применяется в домостроении. Величина несущей способности определяется в соответствии с диаметром и толщиной стенок и может составлять от 4 до 7 тонн. Этой величины достаточно при строительстве большинства жилых домов, даже при наличии на стройплощадке сложных условий.

При возведении капитального дома из бревна с небольшими габаритами рекомендуется воспользоваться 108-миллиметровыми сваями. Если дом сооружается из пеноблоков либо кирпича, диаметр должен достигать 133-х миллиметров.

Нагрузка определяется используемыми стройматериалами, этажностью, а также габаритами здания. Больше всего весят перекрытия в комплексе со стенами. В двухэтажном деревянном доме перекрытия могут весить около 10-ти тонн, а внешние стены – около 16-ти тонн.

При проектировании нагрузок расчетный вес умножают на коэффициент 1.3, что важно для обеспечения прочности. Также при расчете необходимо учитывать ветровое воздействие в сочетании с нагрузкой снега. В отечественных регионах именно снеговую нагрузку следует считать первостепенной.

В зависимости от веса сооружения рассчитывается и количество свай, соответствующее их типоразмеру, характеристикам участка и нагрузкам, оказываемым домом. Расчет можно сделать на нашем сайте с помощью калькулятора, а также позвонив по телефону или оставив заявку. Также важен расчет длины, зависящей от свойств и глубины промерзания, других важных параметров, хорошо известных специалистам.

Благодаря свайно-винтовому основанию можно осуществлять строительство здания, независимо от грунтов. Мастера легко справляются с болотистыми и торфяными территориями, даже с вечной мерзлотой и сложными рельефами.

5 вопросов о нагрузочных испытаниях винтовых свай [ответы]

Специалисты по установке винтовых свай и проектировщики постоянно задают вопрос: «Нужно ли мне проводить полномасштабные нагрузочные испытания?» Ответ: «это зависит».

Часто требования к нагрузочным испытаниям включаются в спецификации более крупных коммерческих проектов. Количество необходимых испытательных свай определяется инженером-регистратором. Количество требуемых испытаний определяется либо как конечное число (вы должны проверить 1 сваю), либо в процентах (вы должны проверить 10% производственных свай). Для коммерческих проектов испытания под нагрузкой обычно включаются в заявку и используются для проверки того, что свая работает в пределах требуемых критериев прогиба для требуемой нагрузки на сваю.

Существуют различные приемлемые критерии для выполнения нагрузочного теста (смещение Дэвиссона, Бринч-Хансена 90%, Батлер-Хой и т. д.). Типичные общие прогибы находятся в диапазоне от ½” до ¾” при расчетной нагрузке. Предварительные испытания свай обычно испытывают до 200 % проектной нагрузки, в то время как производственные/проверочные испытания обычно испытывают до 133 % или 160 % расчетной нагрузки. Во время испытания под нагрузкой вам нужны данные, которые показывают работу сваи за пределами 100% расчетной нагрузки (это то, что свая должна выдерживать для обеспечения эксплуатационной надежности).

Всегда ли мне нужен нагрузочный тест?

Ответ: Полномасштабные испытания под нагрузкой не могут быть выполнены в небольшом проекте с несколькими сваями; или в жилых проектах, где стоимость полномасштабного испытания под нагрузкой непомерно высока. В этом случае используются хорошо задокументированные значения корреляции крутящего момента, предусмотренные Международными строительными нормами (IBC). При подъеме конструкции сваи и кронштейны будут проверены, когда конструкция поднимается с помощью гидравлических домкратов, что выступает в качестве проверочного испытания.

Какие типы испытаний под нагрузкой существуют для винтовых свай?

Ответ: Сваи могут быть испытаны на сжатие (обычно со стальной реактивной рамой и реактивными сваями)  или   на растяжение (обычно с нагрузочной балкой и деревянными опорами). Полномасштабное испытание на сжимающую нагрузку более сложное и требует больше времени для настройки и выполнения. Стандарт ASTM для испытаний на сжатие — ASTM D1143, а стандарт ASTM для испытаний на растяжение — ASTM D3689.

Раздел 1810.3.3.1.9Международного строительного кодекса (IBC) обсуждают расчетные значения винтовых свай, включая испытания под нагрузкой.

Если винтовые сваи имеют предсказуемую формулу отношения крутящего момента к грузоподъемности, то почему требуются испытания под нагрузкой?

Ответ: В зависимости от количества свай в проекте и области применения выполняются нагрузочные испытания для подтверждения зависимости крутящего момента от грузоподъемности. Часто для крупных проектов требуются полномасштабные нагрузочные тесты. Полномасштабное испытание под нагрузкой позволяет определить зависимость крутящего момента от мощности на конкретном объекте. Когда позволяет график проекта, эти данные можно использовать для обоснования большей грузоподъемности свай, уменьшения их общего количества и обеспечения более эффективной конструкции.

Есть ли преимущества у винтовых свай, если одна из них показала себя хуже во время испытания под нагрузкой?

Ответ: Использование винтовых свай для глубокого фундамента имеет определенное преимущество перед другими продуктами. Во время установки сваи крутящий момент отслеживается в режиме реального времени. Мониторинг крутящего момента дает установщику информацию о фактических условиях грунта. По мере увеличения крутящего момента это явный признак того, что прочность почвы (где расположены спирали) увеличивается. Если во время испытания под нагрузкой свая оседает больше, чем допустимо, ее можно либо переустановить, либо снизить номинальную мощность сваи и добавить дополнительные сваи.

Часто ли свая не проходит испытание под нагрузкой? Если да, то по каким причинам?

Ответ: Редко случается драматический «отказ» сваи во время испытания под нагрузкой при условии, что свая установлена ​​в соответствии с рекомендациями CHANCE® и испытана в пределах диапазона ее механических характеристик (см. Руководство по техническому проектированию CHANCE). Свая может  оседать или прогибаться сверх допустимого предела, установленного зарегистрированным инженером, но мой личный опыт свидетельствует о том, что хорошо задокументированные отношения крутящего момента к грузоподъемности остаются верными.

Для получения дополнительной информации о нагрузочных испытаниях и зависимости крутящего момента от мощности обратитесь к местному дистрибьютору.

3 метода определения мощности спиральной сваи (и почему следует использовать 2)

Несущая способность винтовых свай и анкеров может быть определена тремя способами – несущей способностью в грунте, корреляцией крутящего момента или испытанием под нагрузкой/прямым измерением.

Несущая способность винтовых свай определяется тремя способами. Используемые методы определяются доступной информацией. Грузоподъемность винтовой сваи должна быть равна или превышать расчетную нагрузку, которую свая должна выдерживать.

 

МЕТОД 1: НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ В ГРУНТЕ

Это теоретический метод, для которого в качестве входных данных требуются данные о прочности грунта.

Необходимая информация о несущей способности берется из отчетов о грунтах и ​​журналов бурения грунта. В отчете о почвах содержится такая информация, как классификация почв, профиль почвы, грунтовые воды, удельный вес и любые примечательные результаты, которые наблюдал бурильщик. Почвы обычно классифицируются как мелкозернистые или зернистые. Мелкозернистые почвы представляют собой глины и илы. Зернистые почвы представлены песками и гравием. Данные о прочности грунтов обычно получают во время бурения в результате стандартного испытания на проникновение в соответствии с ASTM D-1586 или в результате лабораторных испытаний образцов, взятых из скважины.

Несущая способность грунта определяется с использованием хорошо зарекомендовавших себя инженерных принципов и методов проектирования. Эти методы были включены в программное обеспечение HeliCAP® v3.0 для проектирования спиральной емкости. Разработанный инженерами Hubbell и CHANCE, HeliCAP рассчитывает теоретическую грузоподъемность и установочный крутящий момент винтовых анкеров и свай в грунте. Пользователь вводит данные о прочности грунта и конфигурации винтовых анкеров/свай, а программное обеспечение быстро предоставляет информацию о грузоподъемности.

 

МЕТОД 2: КОРРЕЛЯЦИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Второй метод – это корреляция крутящего момента. Это эмпирический метод, что означает, что он основан на наблюдениях и опыте. Крутящий момент связан с грузоподъемностью с помощью простого множителя и часто используется, когда информация о грунтах ограничена или отсутствует. Корреляция крутящего момента также известна как отношение крутящего момента к предельной удерживающей способности.

Этот метод был разработан на основе более чем 50-летнего опыта и наблюдений инженеров и клиентов компании CHANCE. Принцип заключается в том, что по мере того, как винтовая свая устанавливается (ввинчивается) во все более плотный/твердый грунт, сопротивление установке или крутящий момент будет увеличиваться. Аналогичным образом, чем выше крутящий момент при установке, тем больше осевая нагрузка установленной винтовой сваи.

Связь между установочным крутящим моментом и предельной грузоподъемностью выражается простой формулой: Q _ult = K _t x T

Коэффициент крутящего момента (Kt) используется в качестве множителя в зависимости от типа и размера ствола винтовой сваи. Коэффициент крутящего момента Kt обратно пропорционален размеру ствола, то есть чем больше ствол винтовой сваи, тем меньше коэффициент крутящего момента Kt. Винтовые сваи CHANCE типа SS или квадратного вала имеют самый большой коэффициент крутящего момента; это означает, что тип SS обеспечивает большую грузоподъемность при заданном крутящем моменте при установке.

МЕТОД 3: ИСПЫТАНИЕ НАГРУЗКОЙ / ПРЯМОЕ ИЗМЕРЕНИЕ

Третий метод — это прямое измерение несущей способности путем проведения полномасштабного испытания под нагрузкой на установленной винтовой свае. Нагрузочный тест — самый точный способ определения емкости, но и самый дорогой.

Стандартная реактивная рама установки для испытания на сжимающую нагрузку состоит из центральной нагрузочной балки и двух распорных балок. Рама удерживается реактивными анкерами, расположенными по углам распорных балок, как показано на рисунке. Гидравлический домкрат, применяющий сжимающую нагрузку, расположен под нагрузочной балкой и опирается на испытуемую винтовую сваю.

Во время теста компрессионная нагрузка применяется постепенно и удерживается в течение определенных интервалов времени. Применяемая процедура испытаний в целом соответствует стандартному методу испытаний свай ASTM D1143 под действием статической осевой сжимающей нагрузки. Испытание под нагрузкой продолжается до тех пор, пока не будет достигнута предварительно определенная максимальная испытательная нагрузка, или свая не сможет выдерживать дальнейшее нагружение. Осадка или перемещение сваи измеряется и записывается при каждом приращении нагрузки. Затем результаты испытаний используются для определения несущей способности сваи.

 

ЗАЧЕМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДВА МЕТОДА?

Название этой статьи говорит о том, что одного метода недостаточно, но часто непрактично или необходимо использовать все три для данного проекта. Для статистически надежной несущей способности Hubbell рекомендует использовать по крайней мере 2 из 3 методов при установке винтовых свай CHANCE.