Сваи винтовые для фундамента расчет нагрузки: Допустимая нагрузка на винтовую сваю

Допустимая нагрузка на винтовую сваю

Расчет винтового фундамента — ответственный этап проектирования. Если при его выполнении допустить ошибку, то можно не правильно задать шаг свай или их сечение. Ошибки приводят к снижению надежности опор под знание и возникновению вероятности сильной усадки или крена строения, вследствие которых образуются трещины и повреждения основных строительных конструкций здания. Одним из самых важных характеристик свайновинтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

1. диаметр трубы и лопастей;
2. прочность грунта основания;
3. длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти).

Расчет нагрузки на винтовую сваю выполняется по следующей формуле: N = F/γk .

В этой формуле:

• N — несущая способность винтовой сваи (сколько она способна выдержать),
• F — значение несущей способности (неоптимизированное),
• γк — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в зависимости от количества опор для здания и способа выполнения геологических изысканий.

Коэффициент γk назначается равным следующим значениям:

1,2 при проведении точных геологических испытаний грунта основания, путем выполнения зондирования и лабораторных исследований. Выполнить это самостоятельно невозможно. Способ не подходит для частного домостроения из-за высокой стоимости, которая сильно увеличит бюджет строительства.

• 1,25 при проведении испытаний с помощью сваиэталона. Хотя этот способ проще, чем предыдущий, определить, сколько сможет выдержать грунт, способен только человек, имеющий знания в области геологии.
• При самостоятельных исследованиях почвы и использовании табличных показателей прочности коэффициент принимается в зависимости от количества опор. Если несущая способность определяется для винтовой сваи с низким ростверком, то значение составит 1,41,75 при количестве опорных элементов в пределах 520 штук.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле: F = S*Rо .

Здесь:

• S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи.

После того, как определено, сколько составляет площадь лепестковой подошвы винтовой сваи, нужно выяснить прочностные характеристики грунта основания (в формуле буква Rо). Для этого потребуется выполнить как минимум простейшие геологические изыскания с помощью ручного бурения или отрывки шурфов. Грунт можно изучить визуально и на ощупь, рекомендуется выполнять определение с применением ГОСТ «Грунты. Классификация».

ГОСТ «Грунты. Классификация».

Зная сколько способен выдержать грунт на один квадратный сантиметр и площадь опорной части винтовой сваи можно найти предварительное значение несущей способности F (без учета коэффициента по надежности). Значение подставляют в первую формулу и находят окончательную максимально допустимую нагрузку на один элемент фундамента. Более подробно определить, сколько сможет выдержать свая можно по формуле 7.15 пункта 7.2.10 СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов». Здесь учитываются все моменты, которые способны повлиять на несущую способность, а именно:

1. условия работы;
2. характеристики грунта;
3. глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
4. диаметр лопасти;
5. характер работы сваи (на выдергивание или на сжатие).

Выполнить расчет достаточно сложно, потребуется найти множество коэффициентов и характеристик грунта (здесь учитывается не только несущая способность, но и угол внутреннего трения, удельное сцепление, удельный вес и др.). Для упрощения работы можно воспользоваться таблицами, которые приводятся для наиболее распространенных диаметров свай (чаще всего для частного домостроения используют 89 мм, 108 мм, 133 мм).

Для свай диаметром 89 и 108 мм можно привести следующую таблицу:

Расчет свай на фундамент

Несущая способность элементов диаметром 89 достаточна для того, чтобы использовать их в качестве фундаментов под одноэтажные дома из легких материалов (каркасные, бревенчатые, брусовые). При возведении двухэтажных строений лучше вместо 89 диаметра выбрать 108 или больший. Если опирать на такие свайные фундаменты кирпичные и бетонные здания, при расчете получится очень большой диаметр элементов и частое их расположение (зависит от характеристик грунта), да и не в каждой компании найдется специалист способный рассчитать массивное здание на винтовых сваях. Выгоднее использовать другие типы фундаментов.

Пример упрощенного расчета

Исходные данные для расчета фундамента под двухэтажный брусовой дом с размерами в плане 6 на 6 метров:

1. грунты на участке — глина;
2. диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
3. масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
4. периметр наружных стен — 24 м, внутренних несущих стен нет.

Сначала находится прочность грунта основания. Воспользовавшись приведенной ранее таблицей находим, что для имеющегося типа почвы она составляет 6,0 кг/см². Коэффициент надежности по нагрузке принимаем 1,75 (для обеспечения запаса по надежности).

Остается вычислить площадь лепестковой подошвы: S = (πD²)/4 = 3,14*352/4 = 961,6 см² (значение диаметра лопасти в расчет берется в сантиметрах).

Находим неоптимизированную несущую способность: F = S*Rо = 961,6*6,0 = 5770 кг.

Вычисляем допустимую нагрузку: N = F/γk = 5770/1,75 = 3279 кг ≈ 3,3 т.

Для дальнейшего расчета определяем минимальное количество свай, которые способны удержать данный дом: 59 т/3,3т = 17,87 шт, округляем до целых в большую сторону и принимаем в дальнейший расчет 18 шт.

Чтобы завершить вычисления для возведения фундаментов, нужно определить шаг между сваями. Для этого длину стен дома делят на количество опорных элементов: 24 м/18 шт = 1,33 м — максимальный шаг фундаментов. Получилось довольно большое количество свай для такого небольшого дома, т.к. мы приняли что геологические изыскания не проводились, и пришлось принять γk = 1,75, если провести исследования хотя бы пробным вкручиванием (эталонным), тогда количество свай можно снизить до 1213 штук, а это существенная экономия.

В каждом случае нужно считать что обойдется дешевле — геологические изыскания или самостоятельный расчет и перестраховка по несущей способности. Определение максимальной нагрузки на сваю — только часть вычислений для проектирования. Как показано выше, на этом расчет не заканчивается.

Окончательными результатами вычислений должны стать следующие данные для свай:

1. сечение;
2. длина;
3. шаг;
4. распределение под несущими стенами.

 

Винтовые сваи нагрузка расчет | Город свай

Начинающим строителям, а также всем тем, кто увлекается стройкой, а именно возведением фундамента, полезно будет ознакомиться с этой статьей, в которой указываются основные методики для расчета несущей способности винтовых свай.

Несущая способность винтовых свай: как правильно рассчитать нагрузку на винтовую сваю?

Для того чтобы рассчитать какова нагрузка на 1 винтовую сваю, нужно найти показатели площади основания сваи и узнать точное значение сопротивляемости почвенного грунта. Эти два значения требуется перемножить между собой, чтобы получить значение несущей способности сваи. Итак, приведем пример. Несущая способность винтовой сваи 108, которая установлена в глиняный грунт, будет определена таким способом:

• Для начала требуется узнать значение площади лепестковой подошвы винтовой сваи. Например, диаметр лопастей винтовой сваи 108 равен 300 мм, значит, радиус равен 150 мм. Далее высчитать значение, перемножив радиус лопасти (150 мм) возведенный в квадрат на число Пи (3,14). Получится 706,5 см2.
• После этого, оперируя данными таблицы в источниках, узнать несущую способность того грунта, где устанавливается фундамент. Несущая способность глиняного грунта равна 6 кг/ см2.
• Затем, две полученные величины: нагрузку лопасти подошвы и нагрузку грунта перемножить. Из этого получается 6х706,5=4,2 тонны.

Из этих расчетов становится ясно, какую нагрузку может выдержать одна винтовая свая диаметром 108.

Как произвести расчеты несущей способности винтовой сваи, учитывая при этом надежность строительной конструкции?

Приведенные выше расчеты могут дать лишь общий результат, без учета конкретно того строения, которое вы планируете возводить. При расчетах следует учитывать и такой критерий, как запас прочности конструкции. Для того чтобы сделать расчет несущей способности сваи при этом, учитывая запас прочности сооружения, нужно воспользоваться формулой:

N=Fd/Yx

В данной формуле показатель N это та нагрузка, которую мы планируем рассчитать, F – это среднее значение несущей способности сваи, которую можно узнать методом умножения нагрузки грунта и площади винтовой сваи, Yx – это показатель запаса надежности сооружения. Точность вычислений несущей способности винтовой сваи с учетом запаса прочности здания будет определена лишь в том случае, если будет наиболее точно рассчитана несущая способность грунта, на котором будет возводиться постройка.

В конечном счете исходя из указанных нами условий – свая 108 и глинистый грунт, коэффициент запаса надежности сооружения может быть равным:

• 1,75–1,4. Общее количество свай в данном случае может быть от пяти до двадцати, причем сваи должны быть с низким ростверком, монтирующимся на висячих опорах. 
• 1,25 – такой коэффициент может быть выявлен при примерном расчете несущей способности грунтовой поверхности, с использованием сваи-эталона при зондировании почвы. Такие испытания проводятся геологами, которые создают на месте установки фундамента площадку для измерений с применением сваи-эталона. 
• 1,2 – данный коэффициент получается при максимально точном измерении, которое возможно лишь при тщательном зондировании почвы, а также изучении почвенных образцов в химической лаборатории. 

По результатам расчетов получается, что несущая способность свай диаметром 108 равна 3,5 тонны. Этот показатель получается при точном измерении характеристик грунта, и на 1 тонну меньше – 2,5 при расчетах на основании табличных данных о характеристиках грунта.

Какова максимальная способность винтовых свай к нагрузке?

Теперь, когда нам известны все нюансы определения нагрузки на несущую опору, мы может рассчитать максимальную нагрузку на одну сваю. Для того чтобы произвести эти расчеты требуется:

• Грунтовой поверхностью будет выступать песок с максимальной несущей способностью 15 кг/см2.
• Опорой будут выступать свая маркой 108, которая имеет диаметр лопасти 300 мм. 
• Коэффициент надежности равен 1,75, который указывает на точные показатели несущей способности и количестве свай около пяти.

В результате на основании этих данных, мы можем определить максимальную несущую способность каждой сваи, воспользовавшись следующим методом:

• Площадь лепестковой опоры сваи 108 равна 706,5 см2.
• Приблизительное значение опоры в соответствии с характеристиками грунтовой поверхности исходя из табличных данных равна — 10,5 тонн (706,5х15).
• Оптимизированное значение опоры (точное значение) равно нагрузке в 6 тонн.

Исходя из этих данных, можно сделать вывод о том, что одна свая, имеющая радиус лопасти 150 мм, которая погружена в песок, может выдержать нагрузку равную 6 тоннам. Винтовые сваи – это очень надежный вид фундамента, которые ценятся в кругах строителей именно за их универсальные и надежные качества.

Как выполнить расчет количества свай для свайно-винтового фундамента

Чтобы понять, как сделать расчет количества винтовых свай для дома, можно использовать калькулятор расчета свайного фундамента или рассмотреть пример, приведенный для каркасного дома. Характеристики здания:

• Один этаж с мансардой. Крыша, крытая металлочерепицей, вальмового типа, стены без фронтонов имеют одинаковую высоту;
• Межкомнатные перегородки толщиной 8 см выполнены из гипсокартона без шумоизоляции.
• Наружные стены с утеплителем толщиной 15 см, перекрытия деревянные.
• Высота фасада первого этажа 3 м, высота потолков 2,6 м.
• Высота стен мансарды 1,5 м.
• Размеры дома в плане 6×8 м.
• Общая длина межкомнатных перегородок 25 м

Для подсчета того, сколько свай нужно для дома, требуются данные о типе почвы и особенностях ландшафта. В приведенном примере расчета количества свай для дома строительство ведется на ровном участке с глинистым грунтом, несущий пласт залегает на глубине 3 м от поверхности. Средняя снеговая нагрузка составляет 170 кг/м

2.

Для фундамента понадобятся сваи диаметром 108 мм и длиной 3,5 м. Свайные конструкции берут с запасом по длине — 3,8-4,0 м. Для расчета нагрузок принимается примерное количество опор, равное 10. Чтобы понять, как рассчитать свайный фундамент, сбор нагрузок лучше выполнить в форме таблицы. Все полученные значения округляются в большую сторону до целого числа.

Таблица 3. Сбор нагрузок.

Тип нагрузки	Коэффициент надежности	Расчет
наружные стены	1,1	Площадь стен умножить на массу 1 м2. ((2 шт x 6 м) + (2 шт x 8 м)) x 4,5 м x 50 кг x 1,1 = 6930
внутренние стены	1,1	2 шт (на двух этажах) х 3 м (высота стен первого этажа) х 8 м (длина) х 50 кг x 1,1 = 2640
межкомнатные перегородки	1,2	25 м х 2,6 м (высота потолков) x 32 кг x 1,2 = 2496
перекрытия	1,1	2 шт (пол первого этажа и пол мансарды) x 6 м x 8 м x 170 кг x 1,1 = 17952
кровля	1,2	(6 м x 8 м х 65 кг x 1,2) / cos45ᵒ (угол наклона) = 5317
фундамент (предварительно)	1,05	10 шт x 48 кг (вес 1 сваи длиной 4 м) х 1,05 = 504
полезная	1,2	2 этажа х (160 кг x 6 м x 8 м) x 1,2 = 18432
снеговая	1,4	170 кг/м2 х 48 м (площадь кровли) x 1,4 =11424

По предварительным подсчетам сумма всех нагрузок на основание равна 65695 кг. В расчет принимается округленное значение 65,7 тонн. Далее проводится подсчет количества свай. Средняя несущая способность одной опоры составляет 6 тонн. Общий вес конструкции нужно разделить на это число: 65,7 т / 6 т = 10,95 шт. Округляем до целого, получаем 11 свай. Значение окончательно принимается, хотя и отличается от предварительного. Свайные конструкции будут установлены по углам и серединам наружных стен, а также в точках пересечения внутренних стен. Проектирование фундамента позволяет обеспечить устойчивое и прочное основание для постройки дома, избежать перерасхода материалов.

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.

Расчет нагрузки на винтовые сваи для фундамента

Винтовые сваи от «ДИАС» — это надежность изготовленной конструкции. Благодаря собственному производству мы получаем качественный продукт, используя материалы с высокими эксплуатационными характеристиками. Соблюдая все правила процесса изготовления (резки, изгиба, сварки), мы можем их применять на обводненных, торфяных или песчаных грунтах.

Для того, чтобы сделать заказ и начать строительство, необходимо рассчитать допустимые нагрузки, которые сможет выдержать свайно-винтовая конструкция. Важно произвести правильные расчеты надежности опор под здание, чтобы в будущем не допустить усадки наклона или разрушения.

Определение расчетного веса конструкции

При выборе качественной опоры для фундамента и будущего строения, нужно обратить внимание на важную характеристику из таблицы винтовых свай – их несущую способность. Ее суть заключается в максимально возможной нагрузке, которую сможет выдержать конструкция, не теряя своих функциональных качеств. На расчет возможной тяжести на фундаментальный материал влияют несколько факторов. А именно параметры:

• Тип почвы, в которой будут размещаться опоры;
• Метод изготовления и состав материала;
• Ее длина;
• Площадь лепестковой опоры.

К примеру, можем рассчитать нагрузку на винтовую сваю диаметром 108 сантиметров. Для этого мы учитываем значения площади лепестков и характеристики грунта. Для точного вычисления показателей лучше воспользоваться услугами инженеров, которые произведут инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания. Это поможет определить количество, размеры, границы расположения на земельном участке металлических стержней. Средняя тяжесть, которую выдерживает винтовая свая диаметром 108 сантиметров составляет до 7 тонн.

Какой вид продукции выбрать, чтобы обеспечить надежность сооружения?

Свайный фундамент отличается характерной устойчивостью к высоким нагрузкам. Например, винтовые сваи 89 диаметра способны выдержать до 5 тонн веса.

Наши специалисты помогут определить, сколько необходимо свай для конкретного фундамента и какой должна быть их несущая способность. Если у Вас остались какие-либо вопросы о расчетах конструкций 57, 76, 89, 108, 133 диаметра, позвоните нам по одному из номеров телефонов +7 (495) 532-17-64, +7 (925) 083-96-04.

Расчет свайно-винтового фундамента | К-ДОМ

Установка свайно-винтового фундамента требует скрупулезного расчета. Для любого столбчатого фундамента определение места установки опор и расчет их несущей способности принципиально отличается от расчета монолитных фундаментов. В данном случае вес конструкции и прочие нагрузки распределяются не равномерно по всему монолиту, а приходятся на каждую отдельную сваю.

1. Нагрузки на фундамент

Основные нагрузки на фундамент несет вес будущей конструкции. Если строится дом, то для определения общей нагрузки необходимо знать вес

• Обвязки фундамент
• Нижнего перекрытия
• Стен внешних и внутренних
• Верхнего перекрытия и потолка
• Стропильной системы крыши
• Кровельного материала
• Инженерных коммуникаций
• Оконных и дверных блоков
• Отделочных материалов
• Крыльца и веранды, если они находятся на одном фундаменте с домом

Кроме того, на грунт, как конечную опору строения, оказывают нагрузки и сами винтовые сваи – чем больше будет диаметр применяемых труб, тем больше вес.

Основные нагрузки на фундамент

Все перечисленные параметры являются исходными и неизменными после постройки и ввода дома в эксплуатацию. Эксплуатация дома привносит новые нагрузки на фундамент, в частности

• Вес людей в доме
• Вес оборудования
• Вес мебели и бытовых приборов
• Вес снега на кровле

Очевидно, что эксплуатационные нагрузки будут непостоянными, но учитывать их в расчете нужно по максимуму.

Все указанные нагрузки являются вертикальными. Но кроме них при эксплуатации дома добавляются боковые воздействия:

• Сила ветра, давящая на стены и скат крыши
• Сейсмические нагрузки
• Силы пучинистости грунта зимой
• Конструкционные нагрузки, связанные с изменениями линейных размеров элементов здания (усушка древесины, увлажнение и проч)

Все нагрузки различаются не только по своей силе, но и по месту приложения, а также по времени воздействия. Различают следующие виды нагрузок:

1. Равнораспределенные – вес самого здания или снега на кровле
2. Сосредоточенные, такие как вес оборудования или мебели на ограниченном участке дома
3. Статические – постоянные во времени
4. Динамические – например, ударная нагрузка порывов ветра или вибрация от работы тяжелого оборудования

В некоторых случаях нагрузки могут совпадать, усиливая общее воздействие на опору, и это тоже должно быть учтено в расчете фундамента.

2. Основные опорные точки

При расчете необходимо иметь представление о том, как действуют те или иные нагрузки – отсюда можно определить положение опорных точек столбчатого фундамента. Для этого рассмотрим конструкцию здания и то, как перераспределяются по ней нагрузки.

Так, вес кровли и снега на нем передается на стропильную систему. Та, в свою очередь установлена на боковые стены и в некоторых случаях на верхнее перекрытие. Перекрытие тоже опирается на боковые и внутренние несущие стены. В некоторых случаях крыша может выступать за периметр основания дома и опираться на отдельные опоры – столбы или колонны – в этом случае часть нагрузок на стены уменьшается, но в устройстве фундамента должны быть предусмотрены дополнительные опорные точки.

Таким образом, очевидно, что вертикальные нагрузки со стороны кровли и крыши в основном направлены на стены здания.

Это означает, что опорные точки  фундамента должны быть расположены в первую очередь под стенами. Как правило, опоры ставятся по периметру всего здания и по линиям  расположения несущих стен. Сами стены со своим весом и нагрузками, переданными от верхней части здания, давят на обвязку фундамента.

Нижнее перекрытие оказывает давление в первую очередь на боковые опоры, т.е. на балки нижней обвязки фундамента – по периметру и в более сложном по поперечным балкам.

Как упоминалось выше, в здании могут иметься дополнительные элементы, повышающие общий вес дома. Примером может служить массивное котельное оборудование. Несмотря на то, что вес любых предметов, находящихся в помещении, передается более-менее равномерно на нижнее перекрытие, в таких особо нагруженных местах создаются дополнительные локальные нагрузки на сами балки перекрытия, точнее на участки, расположенные непосредственно под местом расположения оборудования.

Очевидно, что они требуются создания отдельных опорных точек.

Винтовые сваи в опорных точках

3. Учет характеристик грунта

Характеристики грунта с точки зрения установки фундамента определяют в первую очередь его несущую способность, то есть устойчивость к нагрузкам со стороны установленных на нем конструкций без проседания. Она измеряется в тн/м2  или кгс/см2. Наиболее значимыми для несущей способности грунта являются

• Тип грунта
• Степень уплотнения
• Влажность

Для изучения параметров грунта в общем случае необходимо проводить геологические изыскания. Однако стоимость их достаточно высока, и на практике строители пользуются наработанными опытом обобщенными параметрами для тех или иных грунтов, а также пользуются упрощенными методами определения свойств грунта.

Во-первых, существуют определенные известные характеристики для основных видов грунта, на котором планируется постройка – песчаных или глинистых.

Во-вторых, проводится пробное вкручивание свай.

Для самостоятельного определения типа грунта можно использовать известный способ —

скатать шарик из земли и растереть ладонями. При этом можно увидеть, что:

1. Шар из песка практически не скатывается, и при растирании чувствуются отдельные песчинки
2. Шар из песчаного грунта (до 90% состава) формируется, но разрушается при самых небольших нагрузках
3. Шар из суглинка (до 30% глины) держит форму, но при воздействии нагрузками трескается по краям
4. Шар из глины отлично формируется и при надавливании не дает трещин

Плотность различных типов грунтов и их несущая способность определена практикой и приводится в таблицах. Приведем некоторые параметры для наиболее употребимых грунтов:

• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Средний песок – 4-5 т/м2
• Мелкозернистый зернистый песок – 3-4 т/м2
• Мелкозернистый влажны песок – 2-3 т/м2
• Супесь – 2,5-3 т/м2
• Увлажненная супесь– 2-2,5 т/м2
• Крупнозернистый песок – 5-6 т/м2
• Суглинок – 2-3 т/м2
• Глина – 2,5-6 т/м2
• Влажная глина – 1-4 т/м2

Насыщенность влагой тоже можно определить простым проверенным способом. Отрыть небольшую (до полуметра глубиной) ямку: если через некоторое время в ней будет скапливаться вода, то грунт можно считать влажным. В противном случае – сухим.

Обобщая сказанное, можно с уверенностью сказать, что для самостоятельного расчета фундамента можно смело использовать данные, приведенные выше. Как правило, тип грунта в данной местности известен.

Пробное вкручивание поможет выявить, насколько общий тип грунта, характерный для близлежащих участков может локально отличаться от среднего.

4. Определение параметров свай

Для того, чтобы определить параметры свай, устанавливаемых в качестве фундамента, необходимо знать их несущую способность. Расчеты показывают, что допустимая нагрузка на сваю зависит от диаметра трубы, толщины стенки, длины сваи и ширины лопасти.

Теоретически несущая способность сваи рассчитывается по формуле

F=S*Ro

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Поскольку учет параметров грунта взят не из геологических исследований, а из таблиц, необходимо применить понижающий коэффициент. В большинстве случае он берется равным порядка 1,4-1,7, то есть фундамент рассчитывается с запасом прочности до 70%.

Опытным путем установлены усредненные характеристики различных свай. Так сваи диаметром 108 мм способны выдерживать нагрузку до 5-7 тонн. При диаметре 89 мм – предельная несущая нагрузка – около 3-5 тонн. Самые тонкие сваи  диаметром 73 мм способны выдержать до 3 тонн веса.

Выбор длины винтовой сваи зависит в основном от типа грунта, на которую будет опираться лопасть. Так на участках с устойчивым грунтом достаточно длины сваи 2,5 метра. Окончательный выбор должен учитывать запас на перепад высот на участке под строительство.

5. Расчет количества свай

Из предыдущего параграфа видим, что количество свай на тот или иной фундамент можно определить, разделив общий вес дома на несущую способность одной сваи.

Приведем приблизительный расчет количества свай для обычного дома.

Так, вес его будет складываться из веса всего здания, умноженного на коэффициент надежности для того или иного типа конструкций. Он равен при постоянной нагрузке:

1. Для деревянных конструкций – 1,05
2. Металлических конструкций – 1,2
3. Стяжек, изоляции – 1,3
4. Для снеговой нагрузки – 1,4

6. Распределение свай по площади фундамента

Существуют основные правила распределения свай:

1. В обязательном порядке сваи устанавливаются под углы здания. Это самые напряженные точки, так как здесь сходятся нагрузки как минимум от двух стен.
2. При необходимости под каждую стену устанавливается еще одна или несколько свай, в зависимости от длины стен, в том числе и внутренних несущих
3. В участки с повышенной нагрузки сваи также устанавливаются по углам.

Приведем расчет количества свай для дома с мансардой, который оказывает нагрузку на фундамент до 50 тонн с учетом приведенных коэффициентов.

Количество, необходимое для возведения фундамента для такого дома:

• Сваи диаметром 108 мм – 50/6= 8,3 сваи. Реально требуется 9 свай.
• Сваи диаметром 89 мм – 50/4=12,5 свай. С запасом берется 13 свай.

При прямоугольном сечении 6х4,5м и одной несущей стене 6х3 м сваи устанавливаются: 4 по углам, остальные вдоль стен.

Рассмотрим применение сваи 89 мм. По углам здания ставится 4 сваи. Две сваи устанавливаются по концам внутренней несущей стены. Таким образом, остается 13-6=7 свай. Одну целесообразно установить под среднюю точку несущей стены, а остальные распределить по периметру. Если добавить еще две сваи, то на каждую из боковых стен (кроме угловых) будет приходиться по 2 сваи. Тогда шаг их установки оставит 1.5 метра, что вполне соответствует хорошему запасу прочности.

План свайного поля

7. Заключение

Расчет фундамента имеет большое значение в закладке основы под строительства, особенно на слабых грунтах и естественных уклонах площадки под постройку дома. Его можно провести самостоятельно, но при строительстве большого дома лучше обратиться к специалистам.

Фирма «К-ДОМ» специализируется в возведении фундаментов на винтовых сваях и имеет наработки в расчете фундаментов любой сложности. Мы готовы оказать консультационные услуги, провести контрольное вкручивание и дать компетентные рекомендации по использованию того или иного типа фундамента, а также установить свайно-винтовой фундамент под ключ.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Свайно-винтовой фундамент является очень популярным за счет своей универсальности и возможности устанавливать его на тех почвах, которые отличаются подвижностью и неустойчивостью, а также на рельефных участках.

Наиболее распространенными являются сваи винтового типа, так как для их монтажа не требуются особые навыки и умения, а земляные работы выполняются в минимальных количествах. Но для качественного монтажа основания в первую очередь нужно произвести расчет фундамента на винтовых сваях.

Алгоритм расчета

Для того чтобы свайно-винтовой фундамент служил своим хозяев долгое время, он должен быть сделан качественно. В первую очередь на дальнейший монтаж оказывает влияние правильность расчетов. Рассчитывается фундамент поэтапно:

1. Проведение геологической оценки залегающего грунта.
2. Анализ нагрузок на фундамент и грунт.
3. Расчеты на основе собранных ранее данных.
4. Выполнение чертежа будущей конструкции.
5. Расчет необходимых материалов для устройства и затрат на них.

Все перечисленные пункты обязательны к исполнению, так как при пропуске хоть одного винтовой фундамент может выйти с маленькой несущей способностью или будет наблюдаться большой перерасход материала.

Исследование залегающего на участке грунта

Обязательно перед любой постройкой какого-либо сооружения проводятся геологические исследования грунта, которые включают в себя выемку почвы и ее анализ. В зависимости от показателей данного анализа делается вывод о качестве и типе почвы и выявляется то основание, которое будет уместно в этих условиях. Такие работы должны проводить только специализированные службы, но стоимость их работы достаточно велика.

Если в бюджете не предусмотрена возможность вызова геологов, то можно попытаться произвести работы по оценке залегающего грунта самостоятельно.

Важно! Изучение грунта своими руками может выявить неточные показатели.

Для анализа грунта нужно сделать в почве скважину, которая будет на 50 см глубже, чем длина сваи. Лучше всего сделать несколько таких скважин в разных частях участка, но обязательно, чтобы одна из них находилась в самой низкой его точке. Можно выполнять бурение скважины буром, тогда анализ проводится по тому грунту, который остался на лопастях агрегата.

Таким образом, вычисляется тип грунта и наличие в нем грунтовых вод, так как из-за них снижается несущая способность основания. Если обнаружено место, где их много, то можно попытаться не устанавливать сваи именно на этом участке, а обойти его. Несущая способность свайного фундамента определяется не только опорой на плотный почвенный слой, но и трением поверхностью сваи о расположенный вокруг грунт.

Расчет нагрузок

Для расчета несущей способности свай в фундаменте очень важно знать, какая нагрузка будет производиться сооружением на него. Величина общей нагрузки получается из сложения следующих показателей:

1. Веса стен и перегородок
2. Веса кровли и перекрытий
3. Полезной нагрузки на фундамент
4. Собственного веса основания
5. Возможной снеговой нагрузки.

Для более точного вычисления используют таблицы, в которых прописываются величины данных показателей. Вес свай зависит от их диаметра, точные параметры можно узнать только у производителя. Например, свая с диаметром 108 мм весит приблизительно от 10 до 13 кг, а с диаметров в 133 мм – от 14 до 16 кг.

Для того чтобы произвести расчет снеговой нагрузки нужно иметь под рукой карты «Строительная климатология».

Важно! Если уклон кровли более 60 см, то снеговая нагрузка в расчет не берется.

Расчет необходимого диаметра винтовой сваи

В зависимости от нагрузки подбирается диаметр сваи для основания. Обычно в частном строительстве используются опорные элементы с диаметром 108 мм. Такие сваи способны выдержать нагрузку от двухэтажного каркасного дома. Несущая способность одной опоры составляет 7 тонн.

Выбор длины сваи

На тех участках, где залегают устойчивые грунты, достаточно будет длины свай в 2,5 метра. Но стоит учитывать перепады рельефа, поэтому дополнительная длина не помешает для запаса.

Важно! Точка опоры на участке у всех свай должна быть одинаковой.

На первом этапе исследования почвы выявляется глинистый слой почвы. Так как он определен, то по длине свая должна входить в этот слой.

Можно пойти другим путем для определения длины сваи. Это метод контрольного вкручивания. Он представляет собой кручение сваи при помощи вставленного в отверстие внутри нее лома с трубчатыми рычагами. Во время прокручивания необходимо при помощи пузырькового уровня проверять вертикальность. Как только усилие затяжки резко увеличивается, то работу можно прекратить. Таким образом, получается определение несущего слоя грунта и нужной длины сваи.

Важно! Обязательно при расчете длины свай нужно делать запас в размере 0,2– 0,5 м, чтобы можно было не переживать за установку на слишком рельефной местности. Лишний кусок потом можно отрезать инструментом по металлу до нужной длины.

Расчет количества опор

После произведенных ранее подсчетов можно определить сколько свай понадобится для фундамента того или иного дома. Для того чтобы получить число необходимых опор нужно сумму нагрузок умножить на коэффициент и делить на несущую способность сваи. Такой расчет не должен вызвать затруднений, если, конечно, не пропущены предыдущие шаги.

После того, как количество нужных свай определено, нужно распределить их по всему периметру дома. Обязательно сваи должны находиться под всеми углами и в тех местах, где несущие перегородки пересекаются. Между теми опорами, что установлены, необходимо монтировать дополнительные, которые будут находиться от первоначальных на том расстоянии, которое зафиксировано в зависимости от типа постройки. Оставшееся расстояние также заполняется опорами, между которыми не должно быть более 2– 3 метров. Для того чтобы понимать через какое расстояние их выставлять, нужно воспользоваться проектом дома или чертежом будущего фундамента, где четко должно быть показано месторасположение свай и расстояние их друг от друга.

Шаг между сваями представлен в зависимости от типа будущего строения:

• Дом из газобетона или пенобетона – расстояние между сваями не более 2 м.
• Дом из бревна или бруса – расстояние между сваями не более 3 м. Также в этом случае может быть шаг, не более 2,5 м, который применяется и при условиях большой ветровой нагрузки на строение.

В месте установки печи или камина нужно установить не менее двух свай, так нагрузка на основание в этом месте колоссальная.

В местах, где располагается терраса, сваи устанавливают по тому же принципу, что и под дом.

Пример расчета фундамента

Для более точного понимания, как рассчитать фундамент на винтовых сваях, приведем пример расчета на одноэтажном каркасном доме с вальмовой крышей. Все стены дома одинаковой высоты, то есть не имеют фронтонов. Внутри дома установлены перегородки из гипсокартона с толщиной 8 см, утепление стен составляет 150 мм. Перекрытия установлены на балках, изготовлены из дерева. Высота этажа составляет 3 метра, высота потолков в помещении – 2,7 м, высота мансарды составляет 1,5 м. В плане дом представлен размера 6*6 м. Длина внутренней стены равна 6 м, перегородки на этажах в сумме составляют 25 м.

Дом планируется разметить на относительно прямом участке, без резких перепадов высоты. Глинистый слой почвы залегает на глубине 3 м. Снеговая нагрузка для данных климатических условий равна 180 кг на 1 кв. метр.

Для дома будут использоваться сваи длиной 4 м, чтобы был запас и с диаметром, составляющим 108 мм.

Для начала высчитываем все нагрузки на свайно-винтовой фундамент, суммируя полученные данные для наружных, внутренних стен, перегородок и перекрытий, кровли. Сюда также относится снеговая, полезная нагрузки и показатель от нагрузки фундамента. Для расчета нагрузки от фундамента в расчет предварительно берется 9 свай, которые будут располагаться по всем углам и в середине стен. Таким образом, получаем, что общие нагрузки для данного фундамента будут равны 48776 кг. Округляем полученное число и получаем 48,8 тонн.

Дальше рассчитываем, сколько понадобится опор для такого дома. Берем несущую способность одной сваи, которая находится в пределах от 5 до 7 тонн. Уравниваем это значение до 6 тонн.

Количество свай высчитывается путем деления 48, 8 тонн на 6. Получаем параметр, равный 8,13. Его округляем до целых и получаем 9. Этот показатель сходится с предварительным, значит, опоры так и нужно расставлять: по углам и в середине стен.

Заключение

Такие вычисления обязательно проводятся перед монтажом фундамента, чтобы в дальнейшем не возникло проблем относительно несущей способности основания и эксплуатации здания. 

(PDF) Методика расчета окончательной осадки винтовых свай в глине

APCSCE

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 456 (2018) 012025 IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 456/1/012025

3

характеризуется равномерным (линейным) увеличением осадки S и заканчивается определенным значение осадки

S1, при достижении которой происходит «срез» почвы по боковой поверхности «грунтового цилиндра»

.Внешняя нагрузка N1, соответствующая концу линейной зависимости на графике осадки

S = f (N), составляет

N1 = Nf + NR, (1)

где Nf – часть внешней нагрузки, передаваемая на припочвенный массив грунта боковой поверхностью

«грунтового цилиндра», кН; NR – то же, перенесенный на грунт основания винтом

нижней лопастью двухлопастной сваи на стадии линейной зависимости окончания осадков S = f (N)

(в момент полной реализации грунта сопротивление по боковой поверхности «заземленного цилиндра»), кН.

При достижении вертикального смещения сваи, соответствующего величине осадки S1,

начинается второй этап винтового двухлопастного нагружения сваи, таким образом, работа нижней отвала в грунте

наступает в полном объеме. сила. В этом случае график S = f (N) имеет нелинейную зависимость. Второй этап

нагружения винтовой двухлопастной сваи (рабочий) завершается при достижении внешней нагрузки N2,

, что соответствует полному истощению несущей способности сваи на грунте и неустойчивой

(погруженной) осадке. S2.Пиковое значение нагрузки винтовой сваи на грунт составляет

N2 = Nf + Nn, (2)

, где N2 – внешняя нагрузка, соответствующая полному истощению несущей способности грунта

основания винтового двойника. – ворс лопастей и нестерилизованный (отказавший) осадок, кН; N1, Nf –

то же, что в (1), кН; Nn – часть внешней нагрузки, передаваемая на грунт нижним отвалом

и соответствующая потере его несущей способности на грунте, кН.

Окончательная осадка винтовой двухлопастной сваи S для заданной нагрузки N (N1

сумме осадок S1 и :

S = S1 . (2а)

3. Результаты исследования

Осадку опорной (забивной, встроенной) сваи вала в пределах участка первой линии определить

согласно МСФО. Рэндольф и К. Метод Гнева [11].Авторы метода [11] при выводе уравнения

учитывали только деформацию сдвига. Авторы условно приняли

деформацию грунта вокруг свай в виде концентрических цилиндров по бокам, которые представляют собой касательные напряжения

τ, демпфированные от свай в радиальном направлении. Уравнение для определения осадки w вала сваи несущей сваи

за счет действия касательных напряжений вдоль ее боковой поверхности имеет вид [11].

0

0 0 0 0

0

ln

м

rm

r

r dr rr

wG r G r



 9000 9000 9000 9000 





, (3)

где r – горизонтальное расстояние z от вертикальной оси сваи до любой границы в пределах

линейно деформируемой области приповерхностного грунтового массива, м; rm – горизонтальное расстояние z от

вертикальной оси сваи до границы, где вертикальные перемещения грунта (радиус воздействия) равны

нулю, м; r0 – радиус лопасти сваи, м; 0 – касательные напряжения, действующие на боковую поверхность

«заземленного цилиндра», кПа; G – начальный модуль сдвига грунта, кПа.

Рассмотрим использование М.Ф. Randolph et al. метод (1978) [11] для расчета осадки двухлопастной сваи

в глинистом грунте на первом этапе ее нагружения. Предполагается, что касательные напряжения 0 равны

,

равномерно распределены по боковой поверхности «шлифованного цилиндра» (см. Рисунок 1):

0 =

, (4)

, где r0 – радиус винта. двухлопастная свая «грунтовый цилиндр» (нижняя лопасть), м; L – высота

«наземного цилиндра» (расстояние между лопастями), м; Nf такое же, как в формуле (1).

Вертикальное смещение w сваи в уравнении (3) формируется касательными напряжениями , действующими в

области вокруг ее боковой поверхности, ограниченной расстоянием rm (радиусом влияния). Расстояние

п.м. можно определить по формуле [11]

 

2,5 1

м

rl   

, (5)

Расчет несущей способности винтовой сваи: Свайный фундамент Дизайн

По мере того, как наш бренд продолжал развиваться вместе с технологиями, мы поняли, что любому, кто использует наши запатентованные разработки мирового класса, потребуется помощь в определении того, какой продукт и точное количество им потребуется, чтобы их структура сохраняла прочную основу на долгие годы.Вот почему мы создали калькулятор грузоподъемности винтовой сваи Cantsink , чтобы помочь всем нашим профессионально сертифицированным подрядчикам.

Наши винтовые сваи имеют предел текучести 50 000 фунтов на квадратный дюйм и минимальную прочность на разрыв 65 000 фунтов на квадратный дюйм. Это означает, что Cantsink создал чрезвычайно прочный продукт. Хотя эти цифры весьма впечатляющи, бывает сложно подсчитать, что на самом деле означают эти цифры, когда они используются для поддержки конструкции. Наш калькулятор грузоподъемности винтовой сваи поможет вам определить, какие размеры вам понадобятся для поддержки вашей конкретной конструкции.

Инженеры Cantsink хотят, чтобы вы были уверены, что приобретаемый вами продукт гарантированно будет работать для той работы, которую вы выполняете. Наши продукты полностью производятся в Соединенных Штатах, поэтому качество, которое вы собираетесь получить, будет соответствовать всем данным, введенным вами в калькулятор емкости. Контроль качества является приоритетом, поэтому наш калькулятор предназначен для работы в тандеме с нашими качественными продуктами.

Мы сделали калькулятор грузоподъемности винтовой сваи отчасти потому, что верим в устойчивость.Чтобы сохранить приверженность устойчивому бренду, мы не хотим производить слишком много продуктов, которые производим. Наш калькулятор позволяет нам не только предоставить вам точные размеры, которые вам нужны, но также помогает нам поддерживать работу с нулевым потреблением энергии совершенно новым способом.

У вас есть вопросы о нашем калькуляторе емкости? Не стесняйтесь обращаться к нам сегодня по телефону (678)280-7453 или [email protected], и наши опытные представители службы поддержки клиентов помогут вам с калькулятором и с любыми другими вопросами, которые могут у вас возникнуть!

Расчет свайного фундамента.Калькулятор онлайн

Расчет свайного фундамента – очень важный этап проекта будущего дома. Если допустить малейшую ошибку, срок службы конструкции сократится в лучшем случае до двадцати лет. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти даже во время строительства.

Если внутри здания есть неустойчивые грунты, на которых наблюдается повышенная влажность, или какие-либо сложные рельефы, в этом случае единственным оптимальным решением будет правильный расчет свайного фундамента.Основное преимущество такой конструкции – чрезвычайно высокая надежность крепления даже на относительно мягком грунте, поскольку опора погружается на довольно большую глубину. Такие конструкции имеют гораздо лучшую надежность и долговечность, а для их реализации требуется не так много бетона, но вы должны понимать, что процесс их расчета и строительства довольно трудоемок.

Причин для расчета свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция имеет высокое сопротивление.Во-вторых, забивка свай обходится намного дешевле, чем строительство ленточной или черепичной конструкции. В-третьих, при невысокой несущей способности грунта – свайный фундамент – единственный вариант.

Если земля имеет низкую несущую способность, то при правильном расчете свайного фундамента вам не нужно рыть глубокие траншеи, чтобы сделать надежное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формула расчета при использовании таких материалов намного сложнее.

Плот представляет собой верхнюю часть фундамента, которая объединит в одну торцевые стены свай, а фундамент плота является опорой для будущего здания.Соединение плота и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или стандартной заливкой бетона.

По монтажу решетки можно разделить на несколько категорий:

• Лента сливает только соседние сваи;
• Плитка – связывает каждый отдельный наконечник.

По виду материала:

• Бетон с арматурой. Под несущими стенами производится установка свай, а по глубине и ширине ростверка прорывают траншеи небольшой глубины;
• Бетон подвесной.Аналогичен предыдущему варианту, однако отличительной особенностью этого фундамента является то, что бетонная полоса не соприкасается с землей, а устройство компенсационного зазора при этом дает возможность предотвратить поломку опор в при сильных колебаниях грунта;
• Бетон. Изготовление такого фундамента предполагает использование двутавра или широкого металлического швеллера, под несущими стенами монтируется швеллер 30, а остальные опоры связаны с швеллером 15-20;
• из дерева.Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
• Комбо. Здесь используются не только металлические опорные элементы, но и бетон.

Для проведения правильного расчета свайного фундамента необходимо подробнее ознакомиться с материалом основания. Это позволит точно создать проект, исходя из характеристик свайных конструкций и их свойств.

Все сложены вместе на ростверке. Его можно сделать из деревянных и металлических балок.Также можно взять монолитную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкции для расчета фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении наземной постройки их фундамент лучше делать ровным.

Для правильного расчета свайного фундамента знать только квадратную конструкцию недостаточно. Необходимо учитывать трение, возникающее между боковой поверхностью стержня и землей.

Раньше винтовые сваи часто использовались военными инженерами при строительстве укреплений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать высокие нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкции по-прежнему незаменимы при создании мостов и переходов.

Основная часть ворса – ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. заканчиваются в виде острого конуса. Он приварен к клинку. Это позволяет быстро и эффективно вкручивать сваю в грунтовые конструкции.

Некоторые сваи обходятся без наконечника. В этом случае конец ствола имеет отверстие. На нем поставлен рычаг, позволяющий вращать сваю с нужной скоростью. Эта функция позволяет при необходимости удлинить ствол. Этот вариант очень необходим, когда работы ведутся на неустойчивом грунте.

К достоинствам свайных конструкций можно отнести:

1. Безопасная технология монтажа, позволяющая быстро возвести фундамент дома.
2. Возможность использования на любых почвах.Единственное исключение – камень.
3. Когда сваи раскатываются, не образуется ударная волна. Благодаря этой особенности свайный фундамент можно строить даже в районах плотной застройки, не опасаясь за сохранность близлежащих домов.
4. После установки винтовых элементов можно сразу же монтировать решетки. Разумеется, эта особенность учитывается при расчетах.
5. Расчет свайного фундамента можно производить как для холмистой местности, так и для неровностей.
6. Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях.Независимо от того, сколько градусов на улице. Это не повлияет на качество фундамента.
7. Возможность перепланировки. Ни один другой тип фундамента не дает такого большого простора для конструктивных изменений, как свайный. При необходимости стальной болт можно открутить и прикрутить в другом месте.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента, можно провести самые точные расчеты, Uscita все конструкции.

Расчет свайно-винтового фундамента с плотом включает большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубиной сваи фундамента, которая зависит от типа и сложности грунта.В первую очередь нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в районе вашего проживания, затем замерить ниже 20-25 см – это будет глубина свай фундамента.

После проведенных изыскательских работ необходимо будет определить расположение грунтовых вод, а также возможность колебаний в разные сезоны и качественные характеристики почвы на участке. Лучше всего, если проектированием свайных фундаментов и его разработкой займется квалифицированный специалист.

При расчете количества винтовых свай для фундамента в каждом конкретном случае следует учитывать следующие характеристики:

• Насколько прочен материал и ростверк;
• Какая присутствует несущая способность грунта, в том числе за счет уплотнения во время установки опоры;
• При наличии значительных перепадов рельефа в этом случае определяется и также учитывается несущая способность базовой опоры;
• Как усадить сваи под действием вертикальной нагрузки;
• Какой вес имеет структура внутреннему содержимому;
• Какие бывают сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Кроме того, необходимо обязательно учитывать отстой свайного фундамента. Свайный фундамент должен быть в соответствии с планом работ, поэтому лучше, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет и последующее проектирование свайных фундаментов производится только после завершения всех изыскательских работ на объекте, проводимых квалифицированным специалистом.

Данные для расчета формул в этом случае будут выбираться в зависимости от качества и типа почвы.Следует отметить, что расчет свайного фундамента на усадку и деформацию требует максимально возможной точности выходных показателей.

Для построения правильных расчетов необходимо на строительной площадке провести геодезические изыскания. Первым делом под слабыми грунтами необходимо определить глубину слоя, способного выдержать вес постройки.

Важно! Расчет нужно делать так, чтобы свайные конструкции погружались в опорный слой не менее чем на полметра.

Чтобы узнать, на какую глубину нужно закручивать сваю, предварительно просверлите ее. Это позволяет определить, где находится уровень грунтовых вод. Также нужно учитывать, как промерзает земля зимой.

Весь процесс строительства разделен на следующие этапы:

1. Сначала разметка и выравнивание. Определяется местом, где вы будете устанавливать основные сваи. Затем вы можете установить второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в пределах двух-трех метров.Под всеми стенами дома следует разместить стальные болты.
2. Привинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Удлинить рычаг на изношенном куске металлической трубы. При бурении отклонение от вертикали не должно превышать двух градусов. Угол наклона в процессе регулируется магнитным уровнем.
3. Расчет свайного фундамента в угловых сваях производится с помощью шлангового уровня. Накладываем этикетку. Они определяют горизонтальную плоскость и нижний край ростверка.
4. Остальные стопки свернуты.
5. Глубина завинчивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
6. Поверхность занавеса обрезана на указанных уровнях.
7. Для перемешивания раствора. Одна часть цемента на четыре части песка. Они набиты стопками.

Исправьте расчеты в планировке уровня свайного фундамента, сделайте прочную и надежную конструкцию.

Расчет на прочность отдельного предмета позволяет определить, сколько в целом вам потребуется свай для фундамента.За постоянную принимаем расстояние между стойками два метра. Причем согласно современным архитектурным тенденциям опоры должны иметь общий плотный фундамент.

Один пример ↑

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Ориентировочный вес постройки сто тонн. В формуле расчета свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмем самый распространенный показатель – четыре килограмма на квадратный сантиметр.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Норма силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте, обозначена как Fсв. Расчет этого параметра производится по следующей формуле:

(πd2 / 4) * R

Задайте значения всех переменных:

• π – неизменное значение, бесконечное число, которое для простоты в математическом исчислении обозначается как 3,14.
• d – диаметр металлического болта (30 см).
• R – радиус, в данном случае четыре килограмма.

Сведите все к одной формуле:

Fсв = (πd2 / 4)? R = 707,7? 4 = 2826 кг.

Именно такой вес в грунте способен выдержать один свайный фундамент. Исходя из этих данных – продолжаем рассчитывать.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для удобства расчетов. Перед дальнейшим расчетом свайного фундамента необходимо привести показатели к единой метрической системе.Переведите тонны в килограммы и получите значение N (количество опор).

N = 100000/2826 = 35,4.

Конечно, на тридцати пяти с половиной опорах одну монтировать не будут. Поэтому поймали в большую сторону. Для того, чтобы построить дом массой сто тонн на грунте с несущей способностью 4 кг / м ^Два нужно минимум 36 опор.

Пример второй ↑

Для понимания алгоритма расчета свайного фундамента закрепите материал и немного измените базовую линию. Увеличьте основание до 50 см.Это повысит удобство использования всей конструкции. Остальные параметры оставляем без изменений.

Fсв = 1962,5? 4 = 7850 кг

Рассчитайте свайный фундамент и получите 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно уменьшить количество свай, добившись хорошей стабильности работы.

Пример третий ↑

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите позже, может использоваться как световой для загородного дома, имеет пару коттеджей, только в первом случае используются стандартные винтовые сваи, а при строительстве коттеджей потребуются использовать массивные буронабивные сваи, способные выдерживать довольно большие нагрузки.

Для упрощения примера расчет свайного фундамента выполняется с помощью винтовых опор. Следует отметить, что для этих свай малых размеров в процессе расчетов не учитывается поперечное трение, которое определяется при строительстве тяжелых зданий, оказывающих сваи значительным ударом.

При этом следует рассматривать подробный расчет общего количества свай и шаг их установки для одноэтажных домов, размер которых составляет 7 × 7 м:

• Изначально определяется общая масса расходных материалов.Предположим, что общий вес древесины крыши и обшивки будет 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
• Размер полезной нагрузки 7х7х150 = 7350;
• Значение снеговой нагрузки 7х7х180 = 8820;
• Таким образом, примерный вес нагрузки на фундамент составит 27526 + 7350 + 8820 = 43696 кг;
• Теперь вес нужно будет умножить на запас прочности 43696х1,1 = 48065,6 кг;
• Например, предусмотрена установка шурупов-опор размером 86х250х2500.Чтобы рассчитать их количество, вам понадобится сумма общей нагрузки, которая будет прикреплена к сваям для распределения этой нагрузки. 48065,6 / 2000 = 24,03, округляем полученное число до 24 и получаем точное количество нужного количества стопок;
• Для установки 24 опор потребуется шаг установки 1,2 метра. Для формирования полового лага потребуется использовать две дополнительные сваи, которые будут располагаться прямо внутри дома.

Таким образом, по указанной выше технологии вы сможете рассчитать необходимое количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы можете увидеть, как производится расчет свайного фундамента специалистами:

Свайный фундамент – это экономичный и быстрый способ создать фундамент под строительство. Он позволяет работать в любых погодных условиях, а также дает возможность строить постройки даже на самых проблемных почвах.

Расчет свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько нужно свай для дома определенной массы. Используя формулы, описанные в статье, можно быстро и точно провести расчеты.

Связанные с контентом

Надежная система фундамента от CHANCE

Винтовые сваи / опоры

CHANCE® находят все более широкое распространение, что является прямым результатом универсальности и рентабельности винтовой системы фундамента. Возможность использования винтовых свайных фундаментов как при сжатии, так и на растяжение делает производимую систему фундамента привлекательной альтернативой для строительства глубоких фундаментов. Узнайте, как добиться производительности традиционных систем глубокого фундамента без высоких затрат на мобилизацию, загрязнений и вибраций.

Быстрая установка. Встроенные преимущества.

Винтовые сваи / опоры обладают встроенным преимуществом быстрой установки с использованием небольшого оборудования, возможностью немедленной загрузки и экономической эффективности по сравнению с традиционными методами фундамента. Винтовые сваи также имеют встроенную систему контроля качества за счет отслеживания в реальном времени отношения крутящего момента к мощности во время установки. Просмотрите брошюру о спиральных сваях CHANCE®.

Посмотрите это видео от Foundation Technologies, чтобы увидеть полную демонстрацию установки винтовой сваи.Винтовые сваи и анкеры CHANCE® спроектированы, испытаны и испытаны для применения в обширных почвах, высоких уровнях грунтовых вод, областях насыпи и областях, где нестабильные почвы требуют специальной вертикальной или горизонтальной опоры.

Состав винтовой сваи / опоры

Винтовая свая / опора может быть сплошным квадратным стальным валом, открытой стальной трубной сваей с круглым валом или комбинацией квадратной и круглой сваи с одной или несколькими спиральными пластинами, приваренными к трубе рядом с концом. Винтовые сваи устанавливаются путем вращения вала сваи.При вращении вала винтовая пластина продвигается в землю, «таща» за собой вал. Это действие очень похоже на шуруп по дереву. Спиральная свая обычно используется для противодействия сжатию и поперечной нагрузке.

Отрезки или секции винтовых свай / опор CHANCE соединяются болтовыми соединениями. Глубина установки ограничена только плотностью грунта и практичностью, исходя из экономических соображений. Винтовая опорная пластина или спираль – это один шаг винтовой резьбы. Все спирали, независимо от их диаметра, имеют стандартный шаг 3 дюйма.Имея истинно спиралевидную форму, спирали не врезаются в почву, а ввинчиваются в нее с минимальным нарушением почвы. Спиральные пластины расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга, чтобы они функционировали независимо друг от друга как отдельные несущие элементы; следовательно, на пропускную способность конкретной спирали на валу винтовой сваи не влияет спираль выше или ниже нее.

Работаете над дизайн-проектом с использованием винтовых свай и анкеров? HeliCAP ™ – это бесплатная программная платформа для гражданского строительства, которая помогает рассчитать требования к емкости для продуктов CHANCE ^® Helical.Контроль параметров почвы, переменных окружающей среды и других важных критериев для выбора подходящего размера сваи / анкера, необходимого для вашего индивидуального проекта.

Приложения

Примеры из практики

Запросить цену

Есть вопросы по любому из наших продуктов для основы? Готовы приступить к следующему проекту? Нужен совет специалиста? Запросите расценки прямо сейчас, чтобы обсудить с нашей профессиональной командой экспертов технические характеристики, цены и любые дополнительные вопросы, которые могут у вас возникнуть.Мы свяжемся с вами в течение одного рабочего дня.

Расчет несущей способности винтовых свай на сжатие методом крутящего момента и вынужденных осаждений

Описание

Винтовые сваи – это глубокие фундаменты со спиралью на конце. Традиционные подходы к определению грузоподъемности, такие как испытания под нагрузкой и испытания на месте (т.е. SPT, CPT и LCPC) экономически нецелесообразны для небольших конструкций, для которых обычно рекомендуются винтовые сваи. Таким образом, для оценки предельной нагрузки, которую могут нести винтовые сваи, в основном используется метод крутящего момента. Метод крутящего момента не учитывает возможные осадки, вызванные расчетными нагрузками. Вызванная осадка является основным определяющим фактором несущей способности для глубоких фундаментов, так как они считаются разрушенными, когда достигается осадка, превышающая допустимую величину.Возможность того, что сваи могут разрушиться задолго до достижения расчетной нагрузки из-за чрезмерной осадки, делают результаты метода крутящего момента сомнительными. Это исследование пытается исследовать метод крутящего момента для осадки и его точность. Для этого были установлены семь винтовых свай RS2875.203 и рассчитаны их предельные сжимающие нагрузки методом крутящего момента. На седьмой свае было проведено статическое испытание на осевое сжатие. Осадки при предельных нагрузках по методу крутящего момента определяются по кривой движения нагрузки при испытании на сжатие.Результаты показывают, что осадки при предельных и допустимых нагрузках по методу крутящего момента находятся в пределах допустимой величины. Кривая движения нагрузки при испытании на сжатие интерпретируется с использованием различных критериев разрушения для расчета разрушающей нагрузки. Результаты показывают, что критерий разрушения 10% является наиболее подходящим критерием для интерпретации кривой движения нагрузки спиральных свай RS2875.203. Кроме того, для расчета предельных сжимающих нагрузок винтовых свай используются различные уравнения подшипников. Результаты показывают, что нагрузки, рассчитанные с использованием метода крутящего момента и уравнений подшипников, хорошо коррелируют друг с другом.

Технический документ: Соображения по конструкции стальных винтовых свай – или «винтовых свай» – согласно BS 8004: 2015

Крис Орам, Роджер Булливант

1.0 Введение

Этот документ был подготовлен в ответ на опасения, высказанные автором на многих уровнях, что Приложение A к BS 8004: 2015 не делает достаточно, чтобы объяснить, как работают стальные винтовые сваи, и, следовательно, как подходить к проектированию.

Этот документ предназначен для чтения вместе с вышеупомянутым приложением и недавно пересмотренной Спецификацией ICE для свайных и закладных подпорных стен (SPERW) , которая теперь включает раздел, посвященный установке стальных винтовых свай. Он не предназначен для использования в качестве замены какого-либо из документов, хотя есть надежда, что он может быть использован для будущих пересмотров Британского стандарта.

Также нет намерения рекомендовать систему винтовой сваи по сравнению с любой другой для конкретных условий нагрузки, так как такое решение будет зависеть от множества соображений, основанных на индивидуальных особенностях проекта.Аналогичным образом, любой вывод действий в соответствии с BS EN 1990 для проектирования в соответствии с BS EN 1997-1 будет включать правильные и соответствующие частичные и комбинированные коэффициенты, применяемые к любым воздействиям, налагаемым на фундамент, с учетом величины и частоты в течение проектного срока службы. . Что касается использования системы спиральных свай для условий циклического нагружения, соображения, приведенные в пункте 4.2.3.3 стандарта BS 8004: 2015 для циклического нагружения, будут по-прежнему актуальными, а также с перекрытием.

Хотя п. A.2.4, примечание 1, отсылает читателя к публикации Ховарда А. Перко Винтовые сваи: Практическое руководство по проектированию и установке для получения подробной информации о конструкции винтовых свай, это публикация в США, которая предлагает Читатель очень мало вкладывается в адаптацию дизайна для использования с Еврокодами.Там, где это возможно, в данном документе даются рекомендации по любым изменениям конструкции винтовых свай, чтобы облегчить проектирование по Еврокоду, хотя это руководство следует использовать только для справки, и за его использование не предполагается никакой ответственности.

В заключение, чтобы избежать путаницы, большинство ссылок, сделанных в этой статье, относятся к BS 8004: 2015 (если не указано иное).

2,0 Сопротивление винтовой сваи сжатию

Для стальных винтовых свай существует два принятых метода расчета: метод отдельной несущей пластины и метод цилиндрического сдвига.

Метод отдельных опорных пластин применяется, когда расстояние между пластинами достаточно велико, чтобы каждая спираль действовала независимо от другой (-ых). Если расстояние между пластинами невелико, то винтовые пластины будут действовать как группа, и несущая способность сваи будет включать опору нижней пластины и боковой сдвиг вдоль цилиндра из грунта, который образуется между каждой пластиной, так как впервые рекомендован Муни и др. (1985). Этот цилиндр с грунтом ошибочно упоминается как «забитый вал» в Приложении A стандарта BS 8004: 2015; поскольку во многих винтовых сваях используется открытая стальная труба, «забитый вал» может указывать на закупорку на конце трубы.Этот комментарий предлагает включить сопротивление подшипнику конца самой трубы, которое мало по сравнению с сопротивлением подшипника спиральных пластин.

Если свая имеет одну опорную плиту, тогда для расчета может быть принят только метод индивидуальной опоры. Если сваи имеют более одной пластины, разумно использовать оба метода и ограничить результат наименьшим расчетным значением. Хотя точная точка перехода между выходом из строя отдельного подшипника и цилиндрическим сдвигом неизвестна и будет варьироваться в зависимости от типа почвы, в качестве практического правила разумно использовать отношение расстояния между спиралями к диаметру, равное трем. при применении примечания в п.А.5.1, проверка достаточного расстояния по вертикали между спиралями, поскольку это предотвращает перекрытие выступов напряжения под каждой пластиной. Отношение расстояния между спиралями к диаметру все еще вызывает большие споры: экспериментальные результаты Рао и др. (1993) показывают его значение около 1,5, тогда как Бассетт (1978) предполагает, что переход происходит при соотношении 2,1 к 3,4.

Вообще говоря, согласно Еврокоду сваи должны быть предварительно испытаны до окончательного проектирования, чтобы гарантировать проверку конструкции и повышенную уверенность в конструкции (с помощью уменьшенного коэффициента модели или коэффициентов проверки SLS), независимо от того, какой метод проектирования используется.

Разработчик / поставщик винтовой сваи должен иметь возможность ясно продемонстрировать в расчетах, какой метод был принят, и они должны содержать достаточно подробностей о том, как были получены их параметры грунта. Естественно, это будет включать ссылку на подробное исследование грунта с удовлетворительным количеством скважин, выполненных на подходящей глубине, охватывающих всю длину предлагаемой сваи, с адекватным испытанием грунта в соответствии с BS EN 1997-2. Эта информация упростит сравнение проекта с записями об установке и последующим проектировщиком / контролером, которому будет поручена проверка проекта.

3,0 Трение вала

Согласно п.A.5.1.3, трение вала обычно не учитывается при проектировании винтовых свай, но причины этого не указываются. Вообще говоря, большинство производимых винтовых свай представляют собой гладкие трубы со стальным валом и соединительные муфты, диаметр которых немного больше диаметра вала, что создает пустоту / пространство вокруг вала во время установки. Точно так же болты, удерживающие эту секцию на месте, также будут прорезать путь увеличенного диаметра в почве во время установки.Сваи с квадратным стержнем, такие как система A B Chance, могут создавать круглую дыру из разрыхленного грунта, непосредственно примыкающую к валу во время установки. Колебание во время установки также может привести к отделению почвы от ствола сваи вдоль самых верхних секций сваи, особенно если сваи устанавливаются без направляющей мачты. Поскольку сложно количественно определить многие из этих причин, адгезия ствола часто просто игнорируется при проектировании сваи, но на самом деле она присутствует независимо от метода установки, и вполне разумно предположить, что сваи большого диаметра могут развивать большую часть своей грузоподъемности. в трении вала.

Cl.A.5.1.3 и следующее примечание вводят в заблуждение, и считается, что трение вала по свае может быть принято во внимание, если испытания дают результаты лучше, чем ожидалось, даже при рассмотрении конструкций, выполненных методом цилиндрического сдвига. Проектировщики должны учитывать снижение сопротивления грунта сдвигу, чтобы учесть снижение трения грунта о голую или оцинкованную сталь, а также, возможно, потребуется его дальнейшее снижение для других видов обработки поверхности. Однако, если вы закладываете сваи в определенных грунтах, например, в лондонской глине, было бы более благоразумно использовать более низкие значения для значения α, чтобы отразить соответствующее поведение грунта во время установки.Также рекомендуется учитывать трение вала по эффективной длине (Heff), а не по всей длине сваи, чтобы учесть образование пустот в плите во время установки.

При проектировании по Еврокоду (BS EN 1997-1: 2004 + A1: 2013) при использовании соответствующих подходов к проектированию могут применяться два подхода к проектированию винтовых свай. Что касается факторов сопротивления, так как система не укрепляет грунт и видно, что плиты смещают грунт, проектировщик может принять значения R4 для забивной сваи в соответствии с таблицей А.NA.6. Для расчета трения вала по Heff в конструкции рекомендуется рассмотреть возможность принятия обратных значений заданных значений материала M2 в соответствии с таблицей A.NA.4 для расчета в предельном состоянии GEO, если испытания не приняты, и нижних границах значений M1. для предельного состояния STR. Опять же, проектировщик / поставщик винтовой сваи должен иметь возможность четко продемонстрировать допущения в расчетах.

Хотя это может показаться спорным, то, что было предложено выше, когда дело доходит до учета любого потенциального трения вала, с точки зрения теории, лежащей в основе того, как его можно рассчитать для винтовой сваи, подробно описано в главе 4 Perko (2009). также быть в соответствии с п.A.2.4, примечание 1. Если код не допускает этого, то он противоречит выбору и выбору разделов исходного конструкторского материала, которые соответствуют его повестке дня. В этой статье излагается мнение о том, что есть основания предполагать, что в каждом конкретном случае есть возможность учитывать влияние трения вала, и решение об этом будет зависеть от вклада ряда факторов: типа почвы , прочность грунта, характеристики установки, характеристики испытаний и геометрия сваи.

4,0 Сопротивление выдергиванию винтовых свай

В то время как конструкция сопротивления выдергиванию кратко упоминается в приложении (п.A.2.4, примечание 2 и пункт A.5.2) он представляет собой только очень базовое понимание и должен быть расширен. Теоретически несущую способность и выносливость глубоко заделанной винтовой сваи можно рассчитать аналогичным образом, но, поскольку почва может нарушаться над спиральными пластинами во время установки сваи, проектировщик может применить понижающий коэффициент к пределу прочности на растяжение. . Perko (2009) рекомендует коэффициент возмущения 0,87, но он может варьироваться в зависимости от типа почвы и характеристик установки.

кл.Пункт A.5.2 также вводит в заблуждение, поскольку это, по сути, повторение пункта A.5.1.3, и трение вала по эффективной длине вала над верхней спиралью (Heff) может быть принято во внимание, если испытание дает результаты лучше, чем ожидалось, и подходящий случай для усыновления может быть аргументирован согласно предыдущему разделу.

Согласно Еврокоду, рекомендуется принятие взаимных значений набора материалов M2 в соответствии с таблицей A.NA.4 для конструкции выдвижения, где испытания не проводятся, которые могут быть пересмотрены, чтобы включить трение вала для расчета с использованием соответствующего частичного коэффициента для сопротивления растяжению выше Heff в предельном состоянии GEO или для включения набора M1, если будут получены благоприятные результаты испытаний.

Также рекомендуется, чтобы спирали достигли критической глубины, чтобы гарантировать глубокий режим поведения, что не является активной рекомендацией Приложения A к BS 8004: 2015. Если винтовой анкер слишком неглубокий, то веса грунта над ним будет недостаточно для того, чтобы сваи могла обеспечить соответствующее сопротивление растяжению. Неглубокий выход из строя может произойти, когда несущие плиты расположены слишком близко к поверхности земли, или для винтовой сваи, используемой в качестве анкеров, когда плиты расположены слишком близко к активному клину почвы.Авария приведет к срезанию грунта вокруг спиральных опорных пластин и подъему конуса грунта над самой верхней спиралью.

Опять же, проектировщик / поставщик винтовой сваи должен иметь возможность ясно продемонстрировать подход в расчетах.

5,0 Крутящий момент

Этот документ согласуется с комментарием к п.A.2.1.9, в котором говорится, что конструкция винтовых свай должна основываться на традиционном подходе к механике грунта, подкрепляемом испытаниями в сочетании с эмпирическим подходом.Документ также согласуется с пунктом A.2.1.10, который гласит, что винтовые сваи не должны проектироваться исключительно на основе эмпирических правил, касающихся приложенного крутящего момента, измеренного во время установки сваи. Что требует дальнейшего разъяснения, так это пункты пунктов A.7.12 – A.7.14, поскольку они относятся к монтажному крутящему моменту и проектному монтажному крутящему моменту, как критическим значениям в рамках процедуры установки, но при этом не упоминается, как эти значения определяются или их влияние. по дизайну. В результате проектировщик оказывается в парадоксальной ситуации, когда крутящий момент имеет большое значение и не имеет большого значения при проектировании и установке винтовой сваи.

Хотя большая часть литературы по винтовой свае говорит вам, что, хотя ее очень трудно предсказать, крутящий момент можно использовать как способ проверки осевой способности сваи как при сжатии, так и при растяжении. Широко признано, что соотношение, указанное Хойтом и Клеменсом (1989), является самым простым способом рассчитать несущую способность сваи по окончательному крутящему моменту при установке, где используется переменное отношение мощности к крутящему моменту, и это зависит от множества факторов: условия почвы, размер и форма вала, а также применение сваи (будь то растяжение или сжатие).Количество спиральных пластин также влияет на крутящий момент, поскольку пластины могут работать друг против друга в зависимости от установки и условий почвы, что часто приводит к очень высокому крутящему моменту.

В этой статье предлагается, чтобы вместо того, чтобы вводить значения отношения мощности к крутящему моменту в код для определения крутящего момента, подрядчики по винтовой установке свай должны иметь возможность продемонстрировать клиентам и инженерам свои методы расчета ожидаемого минимального и проектного крутящих моментов в своих расчетных расчетах. , подтвержденные эмпирическими данными путем тестирования.Конечно, это потребует от подрядчиков как записи, так и ведения соответствующих записей по установке, и это часто является коммерческим / договорным предварительным условием.

Максимальные значения крутящего момента, используемые при проектировании и установке, должны определяться прочностью конструктивных элементов, используемых при формировании винтовой сваи. Поскольку винтовые сваи изготавливаются по индивидуальному заказу, все подрядчики должны иметь возможность детализировать сопротивление скручиванию вала стальной трубной сваи, чтобы избежать скручивания во время установки.В модульной винтовой системе свайного типа особое внимание следует уделять болтовому соединению между секциями, так как это тоже может действовать как самое слабое место системы и определять максимальные значения крутящего момента для установки. Подрядчикам по установке спиральных свай рекомендуется ограничивать сопротивление скручиванию конструктивных элементов сваи до приемлемых пределов, чтобы гарантировать отсутствие ослабления конструкции во время установки.

Следует также обратить внимание на разницу между максимальным и расчетным крутящим моментом винтовой сваи во время установки, позволяя создать буфер безопасности для монтажной бригады, чтобы иметь возможность «врезаться» в случае столкновения с более жесткими полосами или движущимся препятствием. во время установки без перенапряжения свай.

Принимая все это во внимание, в данной статье повторяется, что крутящий момент сам по себе не должен использоваться в качестве метода расчета винтовых свай в соответствии с п.A.2.1.10, а должен использоваться только в сочетании с утвержденным расчетом несущей способности сваи, проведенным способ сравнения по п.A.2.1.9. Однако есть некоторые дополнительные проблемы, которые необходимо учитывать при попытке увязать показания крутящего момента при установке с геотехническими характеристиками. В данной статье рекомендуется, чтобы предварительные или рабочие испытания свай были бы полезным дополнением к любой схеме винтовой сваи.Даже в отношении трения вала во время установки, согласно главе 6.4 Perko (2009), если почва была достаточно взволнована спиральными пластинами, регистрируемый крутящий момент может быть только трением вала по трубе сваи, а не показателем производительность самих тарелок. Корреляция крутящего момента с мощностью, подробно описанная в Perko (2009), несколько нечеткая по сравнению с фактическим разбросом данных. Были предприняты многочисленные исследования для улучшения этого, такие как идея разработки энергетической модели в соответствии с Perko (2000) и недавние подходы к проектированию, использующие улучшенные корреляции для гранулированных материалов и испытания конуса CPT в соответствии с Gavin et al (2013). , Spagnoli (2016), Аль-Багдади и др. (2017) и Дэвидсон и др. (2018).Любые дальнейшие разработки в этой области помогут повысить уверенность в соотношении вместимости сваи и крутящего момента при установке.

6,0 Подъем свай

В соответствии с п. A.7.2, к оголовку сваи прилагается усилие вытеснения, чтобы обеспечить скорость проникновения, указанную в п. A.7.1. Несмотря на это применение толпы, если скорость проникновения выходит за эти пределы, можно сказать, что сваю является буровой (или вращающейся), и ее емкость следует повторно оценить (как указано в п.А.7.3).

Результатом этого отсутствия проникновения является то, что под спиралью образуется пустота, и теоретически только передняя кромка спирали будет упираться в землю. Если это происходит на глубине, это может сделать дизайн недействительным. Площадь опорного давления при сжатии равна линейной нагрузке на переднюю кромку спирали и конец вала сваи, а не всей площади винтовой пластины. Это также будет проблемой при растяжении, поскольку усиление материала может также повлиять на прочность грунта над спиральными пластинами, особенно в чувствительных грунтах.Конечным результатом является то, что сваю нужно либо списать, либо уменьшить ее емкость, если только не будет проведено испытание для проверки рабочих характеристик сваи.

7,0 Горизонтальная нагрузка

В приложении не дается никаких указаний относительно расчета бокового сопротивления винтовых свай. Однако поперечное сопротивление сваи обусловлено характеристиками стальной трубы, образующей ствол сваи, и прочностью окружающих грунтов. Таким образом, любое количество общепринятых методов может быть принято в соответствии с п.6.4.5 BS 8004: 2015 для расчета бокового сопротивления и смещения, включая теорию упругости, кривые p-y, модели реакции земляного полотна или любые другие утвержденные численные модели.

Из-за модульной природы системы ряд подрядчиков по винтовой укладке предлагает множество различных продуктов и решений, которые могут помочь улучшить характеристики системы в поперечном направлении. Они варьируются от добавления негабаритного или крестообразного выступа к верху сваи для увеличения бокового сопротивления за счет увеличения площади поверхности, приваривания стальных пластин к верху сваи для увеличения площади поверхности или простого увеличения толщины или диаметра сваи. верхние секции трубы для увеличения моментальной прочности сваи.Не все из этих решений могут быть подходящими для использования в зависимости от различных ограничений сайта и проекта, но разработчик / поставщик должен понимать любые последствия каждого из них, принятого в проекте, например, при использовании негабаритного соединения эффект создания пустота или пространство вокруг вала во время установки. Таким образом, подрядчик / поставщик несет ответственность за демонстрацию боковой пропускной способности заказной системы, и, где это практически возможно, следует провести испытание боковой нагрузки, чтобы проверить пригодность принятого метода.

8,0 Расстояние между сваями и группировка

Cl.A.2.3.2 предполагает, что винтовые сваи не должны располагаться на расстоянии ближе четырех диаметров временной спирали (от центра к центру на плане), и это соответствует рекомендациям отчета AC358, ICC-Evaluation Services ( 2007) и является стандартом в индустрии винтовых свай.

Что касается групповых эффектов, предельная несущая способность группы свай определяется с использованием метода, аналогичного методу цилиндрического сдвига, и должна учитываться при проектировании.

9,0 Осадка сваи

В рамках проекта сваи Еврокода теперь проектировщик сваи должен спрогнозировать оседание сваи при рабочей нагрузке в качестве проверки работоспособности. Для утвержденных методов расчета осадки следует обращаться к разделу 6.4.4 стандарта BS 8004: 2015, хотя они не заменяют испытание на статическую нагрузку на сваи. Можно утверждать, что из-за недостаточной осведомленности ряда клиентов и инженеров о винтовых сваях, тестирование поможет повысить уверенность в их принятии в качестве основного решения для фундамента.

В этой статье предлагается рассмотреть два ключевых момента. Во-первых, если трение вала не учитывалось при проектировании, его также следует не учитывать при прогнозировании осадки. Если, как обсуждалось ранее, свая ведет себя лучше, чем ожидалось, то ее повторное введение может быть рассмотрено как при проектировании сваи, так и при расчете осадки. Во-вторых, также следует подумать о прогнозировании осадки винтовой сваи с несколькими плитами, особенно в грунтах с переменными слоями.Также следует учитывать упругое укорачивание стали под действием рабочей нагрузки.

10,0 Конструктивное проектирование

Для уточнения пунктов, описанных ранее, секция ствола сваи требует проверки сопротивления продольному изгибу, а также проверки момента и осевого усилия.

Маловероятно, что свая потерпит неудачу при продольном изгибе, хотя проверка продольного изгиба должна проводиться в стандартном порядке, когда свая устанавливается через очень мягкий слой. Винтовая свая, скорее всего, выйдет из строя при изгибе, поэтому проверка на MEd ≤ MN, Rd имеет решающее значение.В этих проверках проекта используется расчетная точка фиксации сваи, которая может быть определена либо с помощью программного обеспечения / моделирования, либо с помощью методов расчета, изложенных в пункте 6.4.5 стандарта BS 8004: 2015. При использовании модульной системы эта точка крепления не должна опускаться ниже или сталкиваться с соединением между двумя верхними секциями сваи.

Все стальные сваи подвержены риску электрохимической коррозии, а не сульфатно-химической коррозии, как это происходит с бетонными сваями. Скорость коррозии почвы зависит от множества различных факторов, таких как низкие значения pH, содержание хлоридных солей, содержание влаги, доступность кислорода и присутствие определенных бактерий.Блуждающие токи и электрическое соединение конструкции с другим металлом также являются факторами, которые могут повлиять на скорость коррозии сваи. Общий метод борьбы с коррозией винтовой сваи представляет собой комбинацию использования гальванического покрытия и включения в стенку сваи жертвенной толщины стали. Протекторные аноды также могут быть установлены на некоторых сваях, где коррозионная активность почвы классифицируется как серьезная. Катодная защита также может использоваться для защиты от паразитных токов и электрического соединения, обычно в виде провода или металлической полосы, уходящей от сваи в землю.

Индивидуальные подрядчики по винтовой установке свай должны быть в состоянии дать дальнейшие рекомендации относительно своих методов борьбы с коррозией и предоставить некоторый уровень эмпирических данных, чтобы удовлетворить любую потенциальную озабоченность по поводу расчетного срока службы своих свай.

Целесообразно проводить любую структурную проверку винтовой сваи с использованием стали уменьшенной толщины, чтобы обеспечить стабильную работу в течение всего расчетного срока службы. Невыполнение этого требования может привести к необходимости проведения ремонтных работ в дальнейшем.

Наконец, хотя это скорее проблема изготовления, чем проблема проектирования, важно отметить, что сварные швы на винтовых сваях между пластиной и стальной трубой представляют собой особую уязвимость. Сварка кратко рассматривается в разделе B7.6 третьего издания ICE SPERW, где перечислены соответствующие стандарты ISO, касающиеся контроля качества. Перед установкой обязательно тщательно проверяйте качество всех сварных швов, чтобы убедиться, что система соответствует своему назначению.

11.0 Установка и тестирование

Процесс установки стальной винтовой сваи подробно рассматривается как в приложении A стандарта BS 8004: 2015, так и в разделах B7 и C7 документа ICE SPERW. В этом документе эти разделы не рассматриваются и не изменяются. Тем не менее, подрядчики по установке спиральных свай должны быть в состоянии предоставить отчеты о методах строительства и оценки рисков с описанием их процессов при решении вопросов, поднятых в вышеупомянутых документах, в частности, в отношении отчетов о крутящем моменте установки, мониторинге проникновения, а также их перепроектировании и перепроектировании. процессы обоснования для тех свай, которые считаются предугадывающими или не достигают минимального или расчетного крутящего момента.

Испытания стальных винтовых свай статической нагрузкой также подробно рассматриваются в разделах B7.8 и C7.8 ICE SPERW.

12.0 Выводы

Этот документ призван предложить лучшее объяснение некоторых пунктов в Приложении A к BS 8004: 201, а также подход к проектированию стальной винтовой сваи, особенно в соответствии с Еврокодами. Если читать вместе с вышеупомянутым приложением и ICE SPERW, разработчик или контролер должен уметь охватить большую часть, если не все, особенности дизайна системы.Одновременно проектировщики / поставщики спиральных свай должны иметь возможность продемонстрировать клиентам и инженерам в ходе расчетов различные соображения, как геотехнические, так и структурные, и они должны содержать достаточно подробностей о том, как были получены параметры. Также должна быть возможность продемонстрировать методы расчета ожидаемых минимальных и проектных крутящих моментов в проектных расчетах, подкрепленных эмпирическими данными, полученными в ходе испытаний, и соответствующими записями об установке на месте.

Диалог ведется, так что подробности этого документа могут быть использованы для будущих пересмотров Британского стандарта, но с предстоящим пересмотром Еврокодов в 2020 году ожидается, что дальнейший пересмотр этого документа возможен.

Список литературы

Аль-Багдади, Т., Дэвидсон, К., Браун, М., Кнаппет, Дж., Бреннан, А., Огарде, К., Кумбс, В., Ван, Л., Ричардс, Д. и Блейк, А. (2017). Методика расчета на основе CPT для прогнозирования крутящего момента при установке винтовых свай, установленных в песке.8-я Международная конференция по геологоразведке и геотехнике. Лондон, Великобритания, Общество подводных технологий (SUT OSIG).

BS 8004: 2015, BSI (2015)

BS EN 1993-5: 2007 (E), BSI (2007)

BS EN 1997-1: 2004 + A1: 2013 + Национальное приложение Великобритании, BSI (2013)

Bassett, RH (1978). Анкеры с недробленым грунтом. Бюллетень инженерной геологии и окружающей среды, Том 18, № 1, декабрь Springer, Берлин / Гейдельберг, стр. 11–17.

Дэвидсон, К., Аль-Багдади, Т., Браун, М., Бреннан, А., Кнаппет, Дж., Огарде, К., Кумбс, В., Ван, Л., Ричардс, Д., Блейк, А., и Болл, Дж. (2018) .Модифицированный прогноз крутящего момента установки на основе CPT для больших винтовых свай в песке. Материалы 4-го Международного симпозиума по тестированию на проникновение конуса (CPT’18). 21-22 июня 2013 года. Делфт, Нидерланды.

Гэвин, К.Г., Доэрти, П., и Спаньоли, Г. (2013). Прогнозирование крутящего момента установки винтовых свай большого диаметра в плотном песке. Материалы 1-го Международного геотехнического симпозиума по спиральным основаниям. Амхерст, Массачусетс.

Спецификация ICE для свайных и встроенных подпорных стен, третье издание, ICE / Thomas Telford (2016)

Митч М.П. и Клеменс С.П. (1985).Подъёмная способность спиральных якорей и песка. Поведение анкерных фундаментов в грунте при подъеме, ASCE, стр. 26–47.

Муни, Дж. С., Адамчак-младший, С., и Клеменс С. П.. (1985). Подъемная способность спиральных якорей в глине и иле. Поведение анкерных фундаментов в грунте при подъеме, ASCE, стр. 48–72.

Перко, Х (2000). Энергетический метод прогнозирования момента установки винтовых фундаментов и анкеров. В специальной публикации геотехники 100, Новые технологические и конструкторские разработки в глубоких фундаментах, ASCE, 342-352.

Перко, Х (2009). Винтовые сваи: Практическое руководство по проектированию и установке.

Перко, Х (2007). Монтажный крутящий момент как предиктор осевой нагрузки винтовой сваи

Рао, С. Н. и Прасад, YVSN (1993). Оценка подъемной способности винтовых анкеров в глинах. Журнал геотехнической инженерии, Vol. 119, No. 2, pp.352–357.

Отчет AC358, ICC-Evaluation Services, Inc. (2007)

Spagnoli, G. (2016). Модель на основе CPT для прогнозирования момента установки винтовых свай в песке.Морские георесурсы и гео

Испытание на растяжение и гравитационную нагрузку: измерение и калибровка крутящего момента

Американский фонд с Гэри Сейдер – Испытание на растяжение и гравитационную нагрузку: измерение крутящего момента

В этом выпуске американского фонда, Gary Seider, P.E. берет интервью у экспертов фонда Майка Керкера, Кэри Хэннона, P.E. и Кевин Макнил о компонентах нагрузочных испытаний и измерения крутящего момента.Прочтите сводку ниже и посмотрите полное видео, чтобы увидеть, как каждый профессионал по-разному подходит к испытаниям под нагрузкой и использует измерения крутящего момента и гравитационные нагрузки в своих фундаментных системах.

Как определить вместимость сваи?

Есть несколько способов определить вместимость сваи.

1. Рассматривайте каждую пластину как отдельный элемент подшипника и учитывайте площадь пластины в уравнении несущей способности. Уравнение несущей способности будет зависеть от типа почвы.например, глина или песок.
2. Используйте спиральную пластину для продвижения сваи на глубину. Площадь спирали – это площадь опоры для несущей сваи.

Сколько пластин можно поставить на спиральную стопку?

Трехспиральные спиральные сваи будут использоваться в большинстве случаев для проникновения в плотный материал. В других случаях вам может понадобиться только один, но на практике три или четыре – это предел.

Для большего количества пластин в спиральной стопке требуется определенный интервал.Мы определяем расстояние в зависимости от типа используемого грунта. Например, на более твердых почвах, таких как гравий, будет использоваться несколько пластин для более быстрого получения крутящего момента. Большинство многоспиральных свай будут иметь форму перевернутой елки, поэтому большие пластины могут загнать меньшую кучу в плотный материал.

Как определить гравитационную нагрузку?

Обычно вы собираетесь передавать нагрузку вашей конструкции вниз на пласт, который будет поддерживать нагрузку. Иногда удерживать что-то так же важно, как и удерживать (если у вас большие растягивающие нагрузки).Вам может понадобиться такое же сопротивление поднятию, как и фактическая способность к сжатию.

Как определить вместимость сваи:

• Измерение крутящего момента: Измерение крутящего момента измеряет энергию установки, которая требуется для установки сваи. Измерение энергии установки является показателем вместимости свай. Забивная свая очень похожа на гвоздь, а винтовая свая очень похожа на винт, поэтому энергия крутящего момента, необходимая для того, чтобы вставить ее в землю, будет определять количество энергии, необходимое для ее вытаскивания из земли.
• Нагрузочное тестирование: при нагрузочном тестировании; есть указанный метод для выполнения любого теста. Обычно вы собираетесь использовать нагрузочную балку и постоянно нагружать сваю, чтобы проверить, сколько она может выдержать, подняв ее до предписанной нагрузки и контролируя коэффициенты безопасности. Затем просто откалибруйте свой крутящий момент в соответствии с нагрузочным тестом.

Самый точный способ определения емкости – это испытание под нагрузкой, однако измерение крутящего момента используется чаще. В прошлом прямое измерение крутящего момента было проблематичным из-за ограниченного количества доступных инструментов.Большинство подрядчиков использовали бы гидравлическое давление как индикатор крутящего момента. Вы можете измерить крутящий момент напрямую с помощью устройства для измерения крутящего момента или измерить перепад давления на двигателе при установке винтовой сваи. Теперь есть цифровой индикатор крутящего момента CHANCE®, который упрощает процесс измерения крутящего момента.

Посмотрите полное видео, чтобы узнать больше о калибровке крутящего момента и нагрузочных испытаниях.