Винтовые сваи какую нагрузку выдерживают: Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133 – Нагрузка на винтовые сваи

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи

С точки зрения характера восприятия нагрузок винтовые сваи можно разделить на две большие группы:

• узколопастные, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза;

• широколопастные (лопастные), у которых диаметр лопасти в полтора раза и более превосходит диаметр ствола.

Узколопастные модификации воспринимают нагрузки благодаря:

• высокой несущей способности грунтов;

• рассчитанному количеству витков, шагу и ширине лопасти, позволяющему в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола.

В результате такие конструкции хорошо проявляют себя в грунтах, обладающих высокой несущей способностью (особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых).

В то же время из-за значительного трения по боковой поверхности ствола для них обязательно нужно выполнять расчеты на противодействие касательным силам морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Широколопастные модификации хорошо воспринимают проектные нагрузки даже при установке в грунты, характеризующиеся низкой несущей способностью, что возможно благодаря:

Тем не менее, несущие свойства грунтов будут иметь решающее значение и для этой группы. К примеру, широколопастная свая с диаметром ствола 57 миллиметров, установленная в грунт с высокой несущей способностью (песок плотный), может воспринять нагрузки до 10 тонн, тогда как конструкция с диаметром ствола 325 миллиметров, установленная в слабый грунт (супеси текучие), может держать всего 1 тонну.

Рисунок 1 – График зависимости несущей способности винтовой сваи от характеристик грунта и конструктивных особенностей сваи

dS1, dS2, dS3 – условный диаметр лопасти винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

ds1, ds2, ds3 – условный диаметр ствола винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).

h – глубина погружения.

e/I_l – отношение пористости грунта к показателю текучести.

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи — расчет веса нагрузки на сваю

После проведения геологоразведки и пробного завинчивания винтовой сваи, полученные данные обрабатываются. Далее инженеры подготавливают технический проект (план-схему) строительства здания на винтовых сваях. Ключевое место при составлении этого инженерного документа занимает расчёт свайного фундамента.

Основные принципы расчёта свайно-винтового фундамента

Важно отметить, что расчёт свайного поля для малых объектов (баня, бытовка или гараж) делается проще, и будет заметно отличаться от аналогичного расчёта винтового свайного фундамента, например, под каркасный дом. А расчёт свайного поля для заборов и ограждений имеет свои специфические особенности.

Тем не менее, общие принципы расчёта фундамента идентичны, так как они производятся согласно СНиП 2.01.07-85* «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ».

Чтобы рассчитать количество винтовых свай под фундамент необходимо знать общий вес постройки. При этом вычисляются следующие показатели:

1. М1 – масса людей (максимально допустимое количество согласно п. 3.11 СНиП 2.01.07-85* «НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ»), которые смогут находиться в здании одновременно. Также к этому показателю добавляется некое особое значение, которое отличается для зданий различного типа.
2. М2 – снеговая нагрузка, которая рассчитывается согласно данным справочников, так как она может значительно различаться в разных регионах страны.
3. М3 – общий вес всех стройматериалов, из которых будет возведён дом.

После этого общий вес М (М1+М2+М3) умножается на коэффициент прочности – (1.1 – 1.3)

Далее полученный результат делится на несущую способность винтовых свай. Известно, что для жилых построек применяются преимущественно винтовые сваи диаметром 89 и 109 (мм). При этом в расчёт принимается не максимальная, а минимальная несущая способность сваи.

Разумеется, что это лишь основные параметры довольно сложного расчёта винтовых свай. В ходе вычислений обязательно делаются поправки на данные геологоразведки и пробного завинчивания винтовой сваи:

• глубину залегания грунтовых вод;
• глубину нахождения несущего слоя почвы;
• глубина погружения винтовой опоры в грунт и др.

Понятно, что выполнить столь сложные расчёты могут лишь высококвалифицированные специалисты. В компании «Сваи Альянс» этим занимаются опытные инженеры-строители.

Расчёт свайного поля для дома 6х8 м (два этажа)

Примерный расчёт винтового основания под двухэтажный дом будет выглядеть следующим образом.

Исходные данные:

• тип грунта – глинистый тугопластичный (несущ. способность 4 500 г/см2;
• крыша – пологая;
• одна внутренняя несущая стена.

Замеры и расчёты показали, что:

• общий вес плит из асбесто-цемента (кровля) – 2 500 кг;
• масса межэтажных перекрытий – 10 000 кг;
• масса чердачного перекрытия – 3 500 кг;
• масса стен – 21 000 кг;
• масса винтовых опор и обвязки – 3 000 кг.

То есть, М1 = 2 500 кг + 10 000 кг + 3 500 кг + 21 000 кг + 3 000 кг = 40 000 кг.

• мебель, бытовая техника, инженерные коммуникации, примерная масса проживающих людей и т. д. М2 = 26 000 кг.
• масса снега – М3 = 5 000 кг (данные специального справочника).

Таким образом, общий вес постройки с вместимым наполнением – М = 40 000 кг + 26 000 кг + 5 000 кг = 71 000 кг.

Коэффициент прочности для таких грунтов – 1.3 умножается на 71 т – получаем 92,3 т. Это и есть расчётная нагрузка на винтовой свайный фундамент. В ходе вычислений необходимо учесть, что расстояние между опорами под внутренней стеной будет на 30% больше от такого показателя под внутренними стенами.

Исходя из этого, несущая способность винтовой опоры составит приблизительно 4 650 кг (92 300 кг : 20 шт.).

Расчёт свайного поля для дома с мансардой 6 Х 6 м

Исходные данные:

• дом возводится из бруса 150Х150 мм;
• рассчитываем массу бруса 16.2 м2 Х 800 кг = 12 960 кг; это М1;
• рассчитываем полезную нагрузку 6м Х 6м Х 150 кг = 5 400 кг; это М2;
• рассчитываем снеговую нагрузку – 6м Х 6М Х 180 кг = 6 480 кг.

Таким образом, общий вес дома с полезной нагрузкой составляет М = 12 960 кг + 5 400 кг + 6 480 кг = 24 840 кг.

Умножаем на коэффициент прочности 24 840 кг Х 1,1 = 27 324 кг.

Поскольку для этого здания предназначены винтовые сваи СВС 89 мм (базовая несущая способность – 2 000 кг), то количество опор рассчитывается так:

27 324 кг : 2 000 кг =14 винтовых свай.

Шаг винтовых опор составит 200 см.

Расчёт свайного поля для дома из бруса 9х11 м

Исходные данные:

• дом из деревянного бруса 200Х200 мм
• рассчитываем массу бруса. Для строительства нужно 96,7 м3 материала. Вес 1 м3 деревянного бруса – 800 кг. То есть, масса бруса вместе с весом кровли и других издержек – 77 360 кг (96,7 м3 Х 800 кг) + 470 кг = 77 830 кг; это – М1;
• рассчитываем полезную нагрузку на 1 этаж – 9м Х 11м Х 150 кг = 14 850 кг. Соответственно на 2 этажа – 14 850 кг Х 2 = 29 700 кг; это – М2;
• рассчитываем снеговую нагрузку – 9м х 11м х 180 кг = 17 820 кг; это – М3.

Таким образом, общий вес здания будет М = М1 + М2 + М3 = 77 830 кг + 29 700 кг + 17 820 кг = 124 900 кг. Умножаем на коэффициент прочности 1,1 – и получаем итоговый вес дома – 137 400 кг.

Делим полученный результат на 2 500 кг (несущая способность сваи 108 мм) – и выходит 55 винтовых свай.

При этом шаг винтовых опор составит в среднем около 1 200 мм.

Зависимость несущей способности винтовой сваи от её размеров

Винтовая опора является основной расчётной единицей основания. Поэтому необходимо точно знать, какой вес способна выдерживать винтовая свая того или иного размера. Тем более, что увеличение параметров винтовых прямо пропорционально увеличивает их несущую способность.

Чем больше диаметр опоры – тем выше её несущая способность. Правда, увеличение диаметра сваи также неизбежно влечёт за собою увеличение толщины стенок её ствола и увеличение диаметра лопастей и их толщины. Таким образом, с изменением диаметра винтовой сваи параллельно происходит изменение и других сопутствующих параметров этого металлического элемента.

Все эти показатели в обязательном порядке учитываются при расчёте свайного поля под любую постройку. Поэтому в ходе расчётов достаточно важно знать точно, какой вес выдерживают винтовые сваи.

Приведённая ниже таблица показывает, как изменяется несущая способность сваи, в зависимости от изменений некоторых её параметров.

Размер сваи	Диаметр ствола	Толщина ствола	Диаметр лопасти	Толщина лопасти	Несущая способность
СВС 57 мм	57 мм	3 мм	200 мм	4 мм	До 1 000 кг
СВС 76 мм	76 мм	3,5 мм	250 мм	4 мм	До 2 000 кг
СВС 89 мм	89 мм	3,5 мм	250 мм	4 мм	До 4 000 кг
СВС 108 мм	108 мм	4 мм	300 мм	5 мм	До 6 000 кг
СВС 133 мм	133 мм	4,5 мм	350 мм	5 мм	До 10 000 кг

Данные таблицы хорошо показывают, как с увеличением размеров опоры возрастает её несущая способность, а также, сколько выдерживают винтовые сваи с различным диаметром ствола.

Расчет свайного фундамента

При расстановке свай необходимо учитывать неравномерность распределения нагрузки по основанию, так как это позволит добиться равномерного распределения запаса прочности всего фундамента и значительно увеличит срок его эксплуатации.

Под коньком дома при двускатной крыше воздействие будет максимальным, под несущими и ненесущими стенами эти показатели снизятся, а сваи, устанавливаемые для опоры лаг пола, рассчитаны на восприятие минимального воздействия. Именно поэтому при строительстве фундамента в большинстве случаев используются конфигурации с разными конструктивными параметрами.

После определения ответственных узлов сооружения, расположения несущих и ненесущих стен постройки, можно переходить непосредственно к расстановке. Здесь следует соблюдать несколько основных правил.

Основное при подборе свай – количество, диаметр и конфигурация лопастей, так как именно от данных параметров зависит несущая способность. Толщина же стенки ствола и его диаметр обеспечивают жесткость и прочность, при этом определяющей является именно толщина стенки ствола.

Для ответственных узлов сооружения подойдут двухлопастные винтовые свай с максимальным для конкретной модификации диаметром лопастей. Это объясняется рядом причин. Во-первых, они устойчивы ко всем типам воздействия. Во-вторых, в отличие от однолопастных, конструкции с двумя лопастями обеспечивают включение в работу сваи околосвайного массива грунта, что увеличивает несущую способность. 

В то же время достижение максимальных показателей многолопастных конструкций сопряжено с некоторыми сложностями, так как обеспечивается расчетом расстояния между лопастями, шага и угла наклона лопастей. Ошибки в вычислениях могут привести к возникновению «обратного эффекта»: введение второй лопасти ухудшит работу конструкции, вплоть до того, что двухлопастная свая будет уступать в восприятии проектных нагрузок даже модификации с одной лопастью (подробнее об этом в статье «Особенности расчета двухлопастных свай»).

Во всех остальных случаях рекомендовано использование однолопастных или двухлопастных конфигураций (с меньшим диаметром ствола и/или лопастей).

При определении частоты расстановки следует исходить из двух параметров:

• места пересечения стен и поворотов фундамента;
• характеристики провисания ростверка.

Распространена точка зрения, что вне зависимости от типа объекта (дом, баня и т.д.) для того чтобы ростверк не провисал, достаточно позаботиться о том, чтобы расстоянием между сваями не превышало трех метров.

Характеристики провисания ростверка – величина расчетная, учитывающая нагрузки на обвязочный брус от каждой стены и определяемая для каждого конкретного случая индивидуально. Только рассчитав их, Вы сможете подобрать оптимальное сечение бруса для ростверка и определить длину пролета.

Чтобы рассчитать характеристики провисания ростверка с минимальными отклонениями, рекомендуем воспользоваться онлайн-калькуляторами, представленными на специализированных ресурсах в сети.

Таким образом, при расчете фундамента необходимо учитывать большое количество аспектов. Диаметр и конструкция винтовых свай, их количество и сочетание определяются индивидуально для каждого объекта.

Какую нагрузку выдерживают сваи — «Мир Свай»

Общаясь с заказчиками по поводу нагрузок на будущий фундамент, мне не раз приходилось объяснять, что вес дома это не только вес бруса (дерева), который на стройку завезли строители, но еще и вес утеплителя, отделочных материалов, кровли, плюс к этому бытовая нагрузка (диваны, телевизоры, пришедшие к вам на новоселье гости и т. д.), летом – ветровая нагрузка на кровлю, зимой – снеговая нагрузка… А все, собственно, не сложно. Есть коэффициенты, выведенные для каждого из этих параметров. Рассчитаны они в виде кг на 1 кв. м элемента строения.

Удельный вес 1 м² стены

Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем	30-50 кг/м2
Стены из бревен и бруса	70-100 кг/м2
Кирпичные стены толщиной 150 мм	200-270 кг/м2
Железобетон толщиной 150 мм	300-350 кг/м2

Умножьте длину стен этажей на их высоту, сложите произведения и сумму перемножьте на соответствующий коэффициент.

Возьмем, к примеру, дом 6х8, высота первого этажа из бруса 2,4 м, второго каркасного (мансардного, с приподнятыми стенами первого этажа на 1,2 м) — 2,2 м.

Площадь стен первого этажа: {(6 х 2 + 8 х 2) х 2,4+длина перегородок 11 м х 2,4)} = 94 м²

В брусе вес (берем по максимуму) – 9,4 т.

Площадь наружных приподнятых на 1,2 м стен мансарды: {(6 х 2 + 8 х 2) х 1,2 = 34 м²,

Площадь треугольных фронтонов (ширина дома х высоту треугольника фронтона, при угле кровли 45 град. – ровно половина ширины дома): 6 х 3 = 18 м²,

Площадь перегородок: длина 12 м х 2,2 = 26 м².

Итого: 78 м². Вес в каркасе = 3,9 т.

Вес стен всего = 13,3 т.

Удельный вес 1 м² перекрытий

Цокольное, межэтажное по деревянным балкам с утеплителем	100-150 кг/м2
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем	70-100 кг/м2
Железобетонное	500 кг/м2

Расчет еще проще: берем площади перекрытий, перемножаем… складываем…

Два перекрытия у нас по 48 м², третье 24 м². Считаем вес: 48 х 150 х 2 + 24 х 100 = 16,8 т.

Удельный вес 1 м² кровли

Кровля из листовой стали	20-30 кг/м2
Рубероидное покрытие	30-50 кг/м2
Кровля из шифера, ондулина, металлочерепицы	40-50 кг/м2
Кровля из гонтовой черепицы	60-80 кг/м2

С кровлей чуть сложнее. Не забудьте про фронтонные и карнизные свесы, они увеличивают площадь кровли. Например, дом 6х8 метров, выступы по 50 см со всех сторон, таким образом площадь ПРОЕКЦИИ кровли будет равна 7х9=63 кв. м. А теперь эту цифру разделите на косинус угла кровли. В приличных калькуляторах эта функция есть. Для справки – самые ходовые: 45 градусов – примерно 0,7; 35 градусов – 0,82, 22 градуса – 0,927. Пусть кровля нашего дома 45 град., значит площадь кровли равна 63/0,7=90 кв. м. В ондулиновом варианте — 4,5 т.

Бытовая нагрузка на 1 м² перекрытия равна 120 кг. Наши два этажа утяжеляются на 96 м² х 120 = 11,6 т.

Ветро-снеговая нагрузка на кровлю в средней полосе России – 100 кг/ м². Здесь берем проекцию кровли – 63 м², умножаем на 100 = 6,3 т.

Подводим итог. 13,3 + 16,8 + 4,5 + 11,6 + 6,3 = 52,5 т и умножаем на 1,2 (коэффициент пиковой нагрузки; есть рекомендации принимать его на 1,5, но мы и так все коэффициенты брали по максимуму), получается 63 тонны.