Как выполнить расчет несущей и допустимой способности винтовых свай
На запас прочности опорного столба влияет его длина и диаметр. Пример зависимости этих показателей можно увидеть в таблице 1.
Таблица 1. Несущая способность винтовых свай.
Диаметр, мм | Н/С, т | Длина опоры, м |
89,0 | 4 | 2,5 |
108,0 | 7 | 2,5 |
133,0 | 8,5 | 2,5 |
Большое значение для расчетов имеет тип грунта на участке застройки, глубина залегания плотного несущего слоя, уровень промерзания почвы. При проектировании фундамента нужно подбирать такое количество стержней, чтобы проектная нагрузка на основание была меньше табличной, то есть обязательно должен быть запас прочности.
Основные составляющие расчетов нагрузки на сваи:
- диаметры ствола и лопастей;
- длина свайной конструкции;
- характеристики грунта.
Самый простой способ расчета выполняется при помощи формулы H = F / уk, где:
- H — вес, который выдерживает свайная конструкция;
- F — «чистая» нагрузка;
- уk — поправочный коэффициент.
Коэффициент надежности зависит от количества столбов в свайном поле, нагрузки на почву. Для определения поправочного коэффициента используют следующие данные:
- Коэффициент 1,2. Его используют в том случае, если были проведены точные геологические исследования с зондированием почвы, сбором образцов, лабораторными исследованиями грунта. Этот способ редко используют при строительстве частных домов из-за высокой стоимости геологической экспертизы.
- Значение 1,25. Такой коэффициент используется если было проведено пробное бурение. Сваю-эталон вкручивают в нескольких точках на участке застройки.
Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии. - Значение 1,75. Этот показатель применяется при самостоятельном исследовании грунта и использовании справочных данных. Он подходит для свайных фундаментов при количестве опорных столбов до 22 штук.
Таким способом определяют глубину залегания несущего пласта, его толщину. Для выполнения пробного бурения нужны практические навыки, а также определенные познания в области геологии.Для частного строительства лучше применять 2 способ, поскольку провести полноценную геологическую экспертизу своими силами невозможно.
Чтобы рассчитать неоптимизированную несущую нагрузку нужно выполнить вычисления по следующей формуле F = S x Rо, где Ro это прочность основания, а S — площадь лопасти. Ее вычисляют по специальной формуле или используют исходные данные, которые предоставляют изготовители винтовых свай.
Таблица 2. Размеры и вес свайных конструкций.
Диаметр столба, мм | Диаметр лопасти, мм | Длина, м | Вес, кг | Толщина стали (ствол), мм | Толщина стали (лопасть), мм |
89,0 | 250,0 | 3,0 | 24,1 | 3,0-3,5 | 4,0 |
108,0 | 300,0 | 3,0 | 34,9 | 3,5-4,0 | 5,0 |
133,0 | 350,0 | 3,0 | 44,6 | 4,0-4,5 | 5,0 |
При определении длины опорных конструкций нужно учитывать тип грунта и особенности климата данной местности.
Поскольку сваи вкручивают ниже точки промерзания необходимо знать на какую глубину промерзает почва. Средние показатели для Москвы и Московской области:
- глинистые почвы и суглинки — 135 см;
- песчаные — от 164 до 176 см;
- каменистые — 200 м.
Для определения прочности основания (Ro) применяют табличные данные.
Таблица 3. Тип почвы и ее несущая способность.
Rо на глубине 150 см и более, кг/см2 | |
Галька с включениями глины | 4,5 |
Гравелистый с включениями глины | 4,0 |
Песчаные почвы (крупная фракция) | 6,0 |
Песчаные почвы (средняя фракция) | 5,0 |
Песчаный (мелкая фракция) | 4,0 |
Пылеватый песок | 2,0 |
Глинистые почвы и супеси | 3,5 |
Вязкие глинистые почвы | 6,0 |
Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением) | 1,5 |
Насыпной грунт (без уплотнения) | 1,5 |
Данные из таблиц подставляют в формулу и находят ориентировочную нагрузку на основание.
Полученное число умножают на коэффициент надежности и определяют проектную нагрузку на один опорный столб.
Более точное значение можно получить, используя множество коэффициентов: от глубины залегания лопастей и силы бокового трения до характера работы опоры, величины выдергивающих или сжимающих сил. Чтобы упростить работу используют данные из таблиц.
Таблица 4. Несущая способность одной свайной опоры (Ф ствола 108 мм, Ф лопасти 300 мм).
Тип почвы | Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см | |||
150 | 200 | 250 | 300 | |
мягкопластичная лессовая | 2200 | 2900 | 3600 | 4300 |
полутвердые глинистые | 4700 | 5400 | 6000 | 6700 |
тугопластичные глинистые | 4200 | 4900 | 5600 | 6300 |
мягкопластичные глинистые | 3700 | 4400 | 5000 | 5800 |
полутвердый суглинок | 4400 | 5100 | 5800 | 6500 |
тугопластичная суглинистая | 3900 | 4600 | 5300 | 6000 |
мягкопластичная суглинистая | 3500 | 4200 | 4800 | 5500 |
песчаные (крупная и средняя фракция) | — | 9700 | 10400 | 11100 |
песчаные (мелкая фракция) | — | 6300 | 700 | 7700 |
пылеватый песок | — | 4900 | 5600 | 6300 |
Запас прочности свайных опор диаметром 108 мм позволяет использовать их в качестве основания для строительства каркасных, бревенчатых, брусовых домов в один этаж.
Для двухэтажных построек, а также сооружений из кирпича и блока используют сваи большего диаметра.
таблица нагрузки на одну, какую выдерживают 108 для фундамента, расчет, вес
Несущая способность – это показатель, который показывает, какую нагрузку сможет выдержать винтовая свая, с учетом допустимым деформаций почвы под ее острием. Придерживаясь особенностей почвы, сваи разделяют на два вида: висячие и сваи-стойки. Для первого типа характерно наличие опоры, которая залегает под нижними концами свайного элемента.
Сваи-стойки носят такое название по той причине, что их устанавливают в почку или в жесткие стержни грунта, роль которых состоит в передачи давления от здания к фундаменту. Висячие конструкции способны выдерживать нагрузка благодаря силе трения, которая формируется между почвой и боковой частью. Если присутствует боковое трение, а также достаточная длина, то под свайными элементами устанавливать опоры нет смысла.
Содержание
- 1 Расчёт веса нагрузки винтовой сваи
- 2 Как определить допустимую надежность фундамента
- 3 Какая максимальная возможность одной сваи
- 4 Таблица несущей способности
Расчёт веса нагрузки винтовой сваи
Для расчета необходимо учитывать размеры винтовых свай и качество грунта, в которой они будут устанавливаться.
Чтобы выполнить предварительный расчет необходимо произвести умножение площади основания на сопротивляемость почвы и уточнить расчет свайного фундамента.
Как правильно установить винтовые сваи оцинкованные, можно узнать прочитав данную статью.
На фото – устройство винтовых свай:
Например, для вычисления возможностей винтовой сваи 133, ввинченной в обычную глину, необходимо произвести следующий план действий:
- Вычислить площадь лепестковой подошвы. Для сваи 133, диаметр подошвы которой составляет 30 см, этот параметр будет составлять 706, 5 см2.
- С учетом указанного типа почвы стоит выбрать правильный грунт. Для глины она будет составлять 6 кг/см2.
- Две полученные величины необходимо перемножить, и получится результат 4,2 тонны. Именно такой вес способна выдержать винтовая сваи 133. Ее можно устанавливать в глинистую почку на глубину 2-2,5 м.
Какая марка цемента подойдёт для заливки фундамента можно узнать из данной статьи.
На видео – о несущей способности винтовых свай:
Как сделать раствор для фундамента можно узнать из данной статьи.
Как определить допустимую надежность фундамента
Если вы будете использовать этот вариант расчета, то не получите достаточно обобщенный результат запаса прочности. Для окончательного определения несущих возможностей необходимо руководствоваться следующей формулой:
N=F/ γ,
в которой N – это расчетная нагрузка, F – это неоптимизированное значение несущей способности, для определения которого необходимо умножить площадь винтовой опоры на возможность почвы. Что касается последнего обозначения γ, то это коэффициент, показывающий запас прочности конструкции.
Значение этого параметра напрямую зависит от точного вычислительных операций несущей способности опорной почвы. Также на значение этого параметра оказывает влияние общее количество свай в фундаменте.
Оголовок винтовой сваи размер и другие особенности можно прочесть из данной статьи.
С учетом указанных данных, необходимо отметить, чему будет равняться приведенный коэффициент надежности:
- Если общее число свай составляет 5-20, то этот коэффициент принимает значение 1,75-1,4. Принимают в расчет этот параметр при условии, когда определяется несущая возможность винтовых элементов с низким ростверком, монтаж которого выполняется на опорах висящего типа.
- Коэффициент будет равен 1,25, когда процесс расчета опорной возможности ведется на почве, отделяемой в ходе зондирования при помощи саи-эталона. Провести такие исследования могут начинающие геологи, которые обустроили измерительную площадку с эталонной сваей на участке возведения основания.
- Если точно была определена опорная способность почвы, которая рассчитывается в ходе ее зондирования и исследующих лабораторных исследований, то коэффициент надежности примет значение 1,2.
Винтовые сваи плюсы и минусы такой конструкции указаны в статье.
На основании указанной информации можно вычитать несущую способность для винтовых элементов 133, она будет составлять 3,5 т. Получить такой результат удается при точном определении аналогичной характеристики почвы. Еще можно получить результат на основании усредненных сведений о несущей способности почвы и сведений об общем количестве опор. В результате усредненное значение будет составлять 2,4 т.
На видео рассказывается, какую нагрузку выдерживают винтовые сваи:
Буронабивные сваи с ростверком технология установка указана в данной статье.
Какая максимальная возможность одной сваи
После того, как стали понятны все нюансы процесса вычисления несущей способности для винтовой опоры, можно понять максимально возможную величину нагрузки, которую способен выдержать один элемент. Для этих целей необходимо воспользоваться такими сведениями:
- Вид грунта в данном случае пуст будет обычный песок, его максимальная несущая возможность будет составлять 15 кг/см2.
- Для опоры можно использовать сваи 219. Диаметр лепестков у подобного изделия будет составлять 600 мм.
- Для коэффициента надежности стоит взять значение 1,75. В этом случае речь идет о точном определении числа свай не более 5 штук.
Бетон для фундамента марка под ленточный фундамент можно узнать из данной статьи.
На видео – несущая способность винтовых свай 108:
В результате для определения максимальной несущей способности винновой сваи необходимо воспользоваться таким алгоритмом:
- Определить площадь лепестковой опоры. В данном случае она будет составлять 2826 см2.
- После этого можно определить неоптимизированное значение опорной возможности. Для этого стоит умножить площадь лепестковой опоры на несущую способность грунта: 2826х15=42,4.
- Для вычисления точной несущей возможности необходимо полученное значение поделить на коэффициент надежности: 42,4/1,75 = 24,23 т.
В данном случае она будет составлять 2826 см2.Какой бетон нужен для фундамента двухэтажного дома можно узнать из данной статьи.
На основании представленного расчета можно сделать вывод, что одна опора, радиус лепестка у которой 30 см, и она углублена в плотный песок, способна выдерживать нагрузку в 24 тонны. Благодаря тому, что винтовые основания способны выдерживать такие большие нагрузки, они и получили сегодня такую широкую востребованность.
Как залить фундамент для дома из газобетона можно узнать из статьи.
Таблица несущей способности
С учетом представленного ранее расчета становится понятным, что значение несущей способности фундамента на сваях зависит от размеров этих элементов, а точнее от диаметра и длины свая.
Таблица 1 – Зависимость несущей возможности от размеров винтовых свай:
| Диаметр, мм | Несущая способность, кг | Длина, мм |
| 57 | 800 | 2000 |
| 76 | 2000-3000 | 2500 |
| 89 | 4000 | 2500 |
| 108 | 7000 | 2500 |
| 150 | 9500 | 3000 |
Несущая способность винтовых свай – это очень важный параметр, который определяет нагрузку, которую сможет выдержать конструкция.
О том каковы пропорции состава бетона для фундамента можно узнать из данной статьи.
При вычислении этого параметра необходимо принимать во внимание такие параметры, как несущая способность грунта, диаметр и длина сваи.
Выполнить все вычисления можно самостоятельно без привлечения посторонних лиц. Если все расчеты были выполнены верно, то ваш дом прослужит вам в течение длительного времени.
Таблица выбора винтовых и винтовых свай в зависимости от нагрузки на фундамент.
Таблица выбора – Английский США (.Pdf)
table.ttmp tr.ttmp-unit2{ цвет фона:#888; } table.ttmp tr.ttmp-unit3{ цвет фона:#555; } table.ttmp tr.ttmp-unit4{ цвет фона:#00ac5b; размер шрифта: 16 пикселей; }
| Модель | Тип проекта | Максимально допустимая несущая способность 1234 | Допустимая боковая грузоподъемность 5 | Максимальный крутящий момент при установке | Допустимое сопротивление изгибу 7 | |
| Сжатие (фунт) | Напряжение (фунт) | фунтов | фут-фунт | фут-фунт | ||
| P1 Ø 1,9 дюйма | Легкий жилой дом (терраса без крыши, лестницы и т.  д.) | 6 700 | 3 350 до 4 450 | 250 | 1 336 8 | 785 |
| P2 Ø 2,4 дюйма | Средний жилой и легкий коммерческий сектор (терраса, навес для машины, солярий, одноэтажная жилая пристройка и т. д.) | 11 200 | 5 600 до 7 450 | 550 | 2 242 8 | 1 360 |
| P3 Ø 3,5 дюйма | Тяжелые жилые, легкие и средние коммерческие и промышленные объекты (двухэтажная жилая пристройка, коттедж, вывеска, навес для машины, солнечная батарея, новое строительство, фундамент, дощатый настил, примыкание и т. д.) | 29 800 до 33 000 | 15 000 до 19 850 | 1 200 | 8 509 8 | 4 571 |
| P4 6 Ø 4 дюйма | Тяжелые жилые, легкие и средние коммерческие и промышленные объекты (коттедж, вывеска, фонарный столб, солнечная панель, новое строительство, дощатый настил, примыкание, столбик и т.  д.) | 36 000 до 45 000 | 18 000 до 30 000 | 1 500 | 11 000 | 6 371 |
| P3-HD 6 Ø 3,5 дюйма | Тяжелые жилые дома, легкие и тяжелые коммерческие и промышленные объекты (новое строительство, фундамент, примыкание и т. д.) | 38 000 до 45 000 | 19 000 до 30 000 | 1 400 | 11 000 | 6 428 |
| P4-HD 6 Ø 4 дюйма | Тяжелые жилые, легкие и тяжелые коммерческие и промышленные (новое строительство, подпорная стенка, примыкание и т. д.) | 44 000 до 50 000 | 22 000 до 33 000 | 1 500 | 14 500 | 8 944 |
| P5 6 Ø 5,6 дюйма | Тяжелые жилые дома, легкие и тяжелые коммерческие и промышленные объекты (коттедж, вывеска, фонарный столб, новое строительство, дощатый настил, солнечная панель, тумба, подпорная стена и т.  д.) | 30 000 до 50 000 | 15 000 9от 0042 до 33 000 | 2 750 | 14 500 9 | 14 713 |
| P6 6 Ø 6,6 дюйма | Тяжелые жилые, легкие и тяжелые коммерческие и промышленные объекты (вывески, фонарные столбы, новое строительство, солнечные батареи, столбы, подпорная стена и т. д.) | 30 000 до 50 000 | 15 000 до 33 000 | 3 700 | 14 500 9 | 23 142 |
Примечания
Комментарии
| ||||||
481.ТАБЛИЦА ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ (кН) | Ground Sun
И В МЕСТАХ, КОТОРЫХ НЕТ, В ТОМ ЧИСЛЕ:
Низкая высота • Зоны с ограниченным доступом • High Wa ТЕР Таблицы • Защита корня дерева • Временные работы
Сравнение Методов основания глубокого фундамента
Когда использовать Sance® Helical Vint Sours| Sance® VINT SUDES | Sance® Drivecast ™ | Micro Piles | Caissons | Dripe | 1 | . 0042 Сваи | CFA Сваи | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Quide 1350KN ULT LOAD | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Максимальная нагрузка 3000 кН | ✳ | ✳ | ✓ | ✓ | ✓ | |||||||||||||||
| Предсказуемая грузоподъемность | ✓ | ✓ | ✓ | |||||||||||||||||
| Возможность установки в тесноте Доступ (ширина 3 фута) и Низкая высота (высота 6 футов) | ✓ | ✓ | ✓ | 8 | ||||||||||||||||
| Добыча ограничена или отсутствует | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ||||||||||||||||
| Ограниченная/без вибрации, шума | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | |||||||||||||||
| Без обезвоживания | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ||||||||||||||||
| Препятствия в почве (валуны, щебень и т.  д.) | + | + | + | |||||||||||||||||
| Установка в экологически чувствительных зонах (Портативное оборудование) | ✓ | ✓ | ||||||||||||||||||
| * Возможна установка нескольких винтовых свай + Может потребоваться предварительное бурение | ||||||||||||||||||||
■ КВАДРАТНЫЙ ВАЛ (SS) ВИНТОВЫЕ СВАИ
ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
| Тип грунта | Семейство продуктов | Прочность на осевое сжатие/растяжение* | |||
|---|---|---|---|---|---|
| «N60»-Значение* Сплоченность | «N60»-Значение* Некогезив | квадратный вал MM | КОНС .0042 кН с FOS 2 | ||
| 25 – 35 | 25 – 30 | SS5-38 мм | 7730 | 254 | 127 |
| 25 – 40 | 25 – 35 | SS150-38 мм | 9500 | 312 | 156 |
| 35–50 | 35–40 | Нерж. сталь 175–44 мм | 14200 | 467 | 234 |
| 50–70 | 40–60 | SS200–51 мм | 21 700 | 712 | 356 |
| 70 – 90 | 60 – 80 | SS225-57 мм | 28475 | 934 | 467 |
| ДИАГРАММА: Грузоподъемность винтовой сваи/анкера CHANCE, Таблица 7-4 ИЗ: Руководство по техническому проектированию CHANCE, издание 3 | |||||
● КВАДРАТНЫЙ ВАЛ (SS) СПИРАЛЬНЫЕ МИКРОПАУНЫ (HPM)
ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
| Тип грунта | Семейство продуктов | Прочность на осевое сжатие/растяжение* | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| “N60”- Value* Cohesive | “N60”-Value* Non-Cohesive | Square Shaft mm, Micropile diameter mm | Torque Rating Nm | Ultimate Capacity kN | Allowable Грузоподъемность кН с FOS 2 | |
| 25 – 35 | 25–30 | SS5-38 мм, 160 мм | 7730 | До 508 | До 254 | |
| 25 – 40 | 25 – 35 | Нержавеющая сталь 150-38 мм, 160 мм | 9500 | До 624 | До 312 900 | |
| 35–50 | 35–40 | Нерж. сталь 175–44 мм, 180 мм | 14200 | До 934 | До 467 900 | |
| 50–70 | 40–60 | SS200–51 мм, 180 мм | 21 700 | До 1424 | До 712 | |
| 70 – 90 | 60 – 80 | Нерж. сталь 225-57 мм, 180 мм | 28475 | До 1864 | До | |
| ДИАГРАММА: Нагрузочная способность винтовой сваи/анкера CHANCE, Таблица 7-4 ИЗ: Руководство по техническому проектированию CHANCE, издание 3 торцевой подшипник и способность к трению, поэтому приведенные данные о несущей способности в кН зависят от обеспечиваемой способности к трению и глубины сваи | ||||||
○ КРУГЛЫЙ ВАЛ (RS) ВИНТОВЫЕ СВАИ
ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
| Тип грунта | Семейство продуктов | Прочность на осевое сжатие/растяжение* | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| «N60»-Значение* Сплоченность | «N60»-Значение* Некогезив | Круглый вал MM | COUST RATIC0042 кН с FOS 2 | |||
| 20 – 25 | 15 – 20 | RS2875. 203 – 73 мм | 7500 | 220 | 110 | |
| 25 – 35 | 20 – 30 | RS2875.276 – 73 мм | 10 850 | 320 | 160 | |
| 35 – 40 | 30 -35 | RS3500.300 – 89 мм | 17 600 | 405 | 202 | |
| 35 – 40 | 30 – 35 | RS4500.337 -114 мм | 31 200 | 614 | 307 | |
| 35-40 | 30-35 | RS7000.362 – 178 мм | 122 000 | 1600 | 800 | |
| ДИАГРАММА: Грузоподъемность винтовой сваи/анкера CHANCE, Таблица 7-4 ИЗ: Руководство по техническому проектированию CHANCE, издание 3 | ||||||
Результаты испытаний под нагрузкой продолжают доказывать, что винтовые сваи очень эффективны при сопротивлении растягивающим и сжимающим нагрузкам, что делает их отличным вариантом для множества различных конструкций фундаментов.