Длина сваи для фундамента
Обновлено: 05.05.2024
Практически все параметры винтовых свай (конструктивные, геометрические) назначаются индивидуально на основании комплекса данных, но прежде всего на основании информации о грунтовых условиях в пятне застройки.
Основание для назначения
На основании требований к жесткости и прочности, а также исходя из грунтовых условий, в том числе данных о коррозионной агрессивности грунтов, и условий эксплуатации (подробнее «На что влияет марка стали?»).
Толщина стенки ствола сваи, мм
На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).
Диаметр ствола сваи, мм
На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости, прочности и устойчивости (подробнее «Коррозия: причины и способы защиты»).
Исходя из показателей расчетной глубины промерзания и несущей способности грунтов (подробнее «Как подобрать длину свай для фундамента?»).
Диаметр лопасти, мм, количество лопастей
На основании данных о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости) и о несущей способности грунтов (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).
На основании данных о физико-механических свойствах грунтов: пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д. (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).
Чтобы получить данные, достаточные для разработки проекта фундамента, совсем не обязательно заказывать дорогие инженерно-геологические изыскания. Можно воспользоваться комплексом, включающим процедуры, разработанные специалистами компании «ГлавФундамент» для объектов малоэтажного строительства:
- геотехнические исследования (динамическое зондирование грунтов (методика разработана на основании ГОСТ 19912-2012), геолого-литологические исследования);
- измерения коррозионной агрессивности грунтов.
1. Количество лопастей
В работе однолопастных конструкций не учитывается трение по боковой поверхности ствола, а сваи малых длин и диаметров вовсе требуют обязательного применения элемента сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН) или бетонирования основания колонны, так как крайне неустойчивы к горизонтальным нагрузкам.
Многолопастные модификации благодаря особенностям конструкции обеспечивают совместную работу сваи и околосвайного грунта, что позволяет им одинаково хорошо воспринимать вдавливающие и выдергивающие нагрузки. Подходят для установки в любые, даже слабые, грунты. При передаче критических нагрузок не «уходят в срыв».
Конструктивные параметры многолопастных свай (диаметр лопастей, их шаг и соотношение) – величины, которые находятся в сложной зависимости от характеристик грунтовой среды и характера нагрузок от сооружения. Если ввести дополнительную без предварительных расчетов, многолопастная модификация может работать на горизонтальную нагрузку даже хуже, чем однолопастная дезаксиальная (подробнее «Особенности расчета многолопастных свай»).
Увеличение количество лопастей позволяет использовать для ствола трубу меньшего диаметра, но с большей толщиной стенки (для соблюдения требований к жесткости и прочности).
2. Ширина лопасти(-ей)
Может превосходить диаметр ствола:
- менее чем в полтора раза (узколопастные модификации);
- в полтора раза и более (широколопастные модификации).
Использование свай с разной шириной лопасти позволяет решить разные задачи:
- осуществить погружение в особо плотные сезоннопромерзающие или многолетнемерзлые (вечномерзлые) грунты с минимальным риском деформации лопасти;
- обеспечить способность к восприятию нагрузок в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся низкой несущей способностью, благодаря достаточной площади опирания.
3. Вид и конфигурация лопасти(-ей)
В зависимости от вида лопастей сваи подразделяются:
- Свая винтовая лопастная (CBЛ) – винтовая свая, имеющая одну или несколько лопастей и ствол со значительно меньшей по сравнению с лопастью (лопастями) площадью поперечного сечения; лопасти могут быть размещены на наконечнике и по длине ствола.
- Свая винтовая спиральная (СВС) – винтовая свая, состоящая из конусного или открытого наконечника и ствола с приваренной многовитковой спиралью (спиралями).
- Свая винтовая комбинированная (СВК) – винтовая свая, имеющая конусный или открытый наконечник с приваренной многовитковой спиралью и ствол с одной или несколькими винтовыми лопастями.
Важная характеристика лопастей широколопастных модификаций – конфигурация. Ее соответствие грунтовым условиям площадки строительства позволяет установить сваю с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).
4. Способ изготовления наконечника (литье/сварка)
Наконечники свай свариваются (сварные) или отливаются целиком и навариваются на трубу (литые).
Контакт двух разнородных металлов (металла трубы и металла отливки), характерный для свай с литыми наконечниками, ведет к образованию гальванической пары, что повышает вероятность развития коррозии. Кроме того, сварка разнородных металлов – это технологически более сложный процесс, поэтому стоит обратить особое внимание и на качество сварного шва.
Также запас прочности литого наконечника несопоставимо выше запаса прочности трубы, конечно (а срок службы конструкции будет определяться по минимальному показателю), если не выбран ствол, соответствующий ему по толщине (встречается крайне редко, так как цена сваи в этом случае значительно увеличивается).
Так как формы отливок унифицированы, и изготовить литой наконечник с определенной конфигурацией лопасти невозможно, сваи со сварным наконечником и лопастью, подобранной исходя из грунтовых условий, всегда будут иметь большую несущую способность (подробнее «В каких случаях допустимо использовать литой наконечник»).
5. Толщина стенки ствола
- малых толщин (до 3,5 мм включительно);
- средних толщин (свыше 3,5 миллиметра);
- толстостенные (6 и более миллиметров).
Первая группа рекомендована для строительства легких зданий и сооружений (беседки, ограждения и т.п.), которые относятся к классу ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях.
Вторая группа применяется для строений, передающих на фундамент среднюю нагрузку (класс ответственности III (пониженный), а также для построек II (нормального) класса ответственности, но только на участках, представленных неагрессивными грунтами.
При строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтах и/или при больших нагрузках (классы ответственности II (нормальный) и I (повышенный)) лучше использовать толстостенные винтовые сваи.
После выполнения расчета срока службы остаточная толщина стенки обязательно проверяется на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014.
Для возведения ограждающих конструкций и зданий того или иного назначения на строительном рынке сегодня представлено множество материалов. Рассмотрим, что собой представляют винтовые сваи: размеры, разновидности, область применения. Ознакомимся с рекомендациями по правильному выбору изделий для решения тех или иных задач. Читайте до конца и Вы узнаете, чем отличается технология монтажа свайно-винтового фундамента от других аналогов.
Обзорная характеристика изделий
Винтовые сваи представлены металлической трубой, рабочий наконечник которой имеет лопасти. Такие изделия применяются для создания опорных конструкций для ограждений или небольших легковесных строений. Наиболее актуальные типы почв – пучинистые и со сложным рельефом. Со стороны грунта во время сезонного движения на фундамент может оказываться нагрузка в пределах 0,2 МПа, сваи обладают прочностью на растяжение от 330 до 600 МПа. То есть пучение изделиям не страшны.
В продажу винтовые сваи поступают нескольких видов по конструктивному исполнению:
- Узколопастные. Здесь наконечник литой, соединяется с основой путем сварки. Торец может быть тупым с зубчиками по кромке или заостренным. Первый применяется в условиях вечной мерзлоты, второй хорошо справляется с почвой, в которой имеются каменистые и осколочные породы, плотные породы.
- Широколопастные. Здесь имеется одна литая лопасть. Витков может быть один или 1,5. Заостряется наконечник самой трубы.
- Многолопастные. Аналог широколопастного образца дополнительно имеет на основе несколько лопастей на расстоянии от боковых витков. Это позволяет упростить опирание на стенки грунта, компенсировать вертикальные движения в лунке.
Характеристики винтовых свай могут зависеть как от размеров, так от типа наконечника:
- Сварной. Это бюджетный вариант из трубы и приваренной лопасти. Для ответственных конструкций такие сваи лучше не использовать. Из-за простоты изготовления их часто подделывают, а качество сварного шва можно оценить только на практике. Часто происходит отрыв во время монтажа или стык быстро разрушается из-за коррозии. Оптимальное применение – временные постройки и ограждения.
- Литой. Здесь лопасти с наконечником представляют цельную конструкцию приваренную к трубе. Здесь наблюдается более точная геометрия изделий и увеличенная толщина основания (13 мм против 5 мм у сварных аналогов). Такое устройство винтовых свай отличаются надежностью, они хорошо справляются с препятствиями при погружении в плотный грунт. Однако и здесь качество страдает у кустарных производителей. Они халатно относятся к технологии литья, используют дешевую сталь, упускают этап термообработки.
Отдельно мастера выделяют образцы с утолщенными стенками. Они изготавливаются из насосно-компрессорной трубы и считаются хорошими конкурентами литым сваям. Здесь главное отличие ствола в стойкости к коррозии, что обосновывает долговечность.
Среди плюсов винтовых свай в целом выделяется возможность проведения монтажа с соблюдением технологии в любых погодных условиях. Однако стоит отметить два важных ограничения в использовании. Трубы могут выдерживать незначительную нагрузку, и металл подвергается коррозии. То есть для возведения монолитного или многоэтажного дома весом свыше 60 тонн придется рассматривать иные варианта устройства фундамента.
Долговечность также определяется качеством сварного шва и защитной обработки. Кроме прочего, если рядом с домом имеются ретрансляторы, электростанции, железная дорога, грунт имеет высокий уровень влажности, то свайно-винтовая конструкция будет подвергаться повышенному агрессивному воздействию и служить еще меньше.
Размерный ряд
Винтовые сваи могут быть со сварными и литыми наконечниками. По надежности лучшими считаются вторые, особенно с полимерным покрытием. Однако для инженерных расчетов при составлении проекта важными считаются такие технические параметры, как вес, длина и диаметр изделий. В таблице приведены соотношения размеров и массы (в кг):
| Длина (в м) | Диаметр сваи (в мм) | |||||
| 57 | 76 | 89 | 108 | 133 | 159 | |
| 1,65 | 11 | 12 | 14 | 22 | 27 | 38 |
| 1,8 | 11 | 13 | 15 | 23 | 29 | 41 |
| 2 | 12 | 14 | 17 | 25 | 31 | 45 |
| 2,5 | 14 | 17 | 20 | 30 | 38 | 55 |
| 3 | 16 | 19 | 23 | 35 | 44 | 64 |
| 3,5 | 18 | 22 | 26 | 40 | 51 | 74 |
| 4 | 20 | 25 | 29 | 45 | 57 | 83 |
| 4,5 | 22 | 27 | 32 | 50 | 63 | 93 |
| 5 | 24 | 30 | 36 | 55 | 70 | 102 |
| 5,5 | 26 | 33 | 39 | 60 | 76 | 112 |
| 6 | 28 | 36 | 42 | 65 | 84 | 121 |
| 6,5 | 30 | 39 | 45 | 70 | 90 | 131 |
| 7 | 32 | 42 | 48 | 75 | 97 | 131 |
| 7,5 | 34 | 45 | 51 | 80 | 103 | 150 |
| 8 | 36 | 48 | 54 | 85 | 110 | 159 |
| 8,5 | 38 | 51 | 57 | 90 | 116 | 169 |
| 9 | 40 | 53 | 60 | 95 | 124 | 178 |
В частном секторе, как правило, используются три типа свайных опор. Изделия с диаметром трубы 76 мм подходят для простых ограждающих конструкций и хозяйственных построек. Под места отдыха, мастерские, заборы с кирпичными столбами применяются винтовые сваи с сечением основы 89 мм. Фундамент под каркасный дом или небольшой сруб (брус, бревно) оптимально будет выбрать 108 мм. Для более тяжелого пеноблочного здания или бревенчатую избу подойдет предельный вариант – 133-159 мм. Рассмотрим детальнее информацию о размерах винтовых свай.
Длину на строительном участке или на производственной линии можно изменить при необходимости. В проектную документацию главным образом вносят диаметр винтовых свай. Выбор параметра регламентируется следующими факторами:
- Грунт. Здесь важны состав, перепады влажности и уровень грунтовых вод. Информацию можно получить путем геологического исследования.
- Рельеф. Для прямого участка и наклонного понадобятся сваи с разными параметрами.
- Фундамент. Здесь рассматриваются конструктивные особенности.
В таблице представлен пример сводной таблицы по несущей способности образца с диаметром основы 89 мм, лопастей – 300 мм. Зависимость значений рассмотрена относительно глубины погружения изделий в тот или иной тип грунта.
| Пластичность и сопротивление грунта (в кг/кв.см) | Несущая способность винтовой сваи (в т) при погружении на глубину (в м) | ||||
| 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | ||
| Глина | |||||
| Полутвердая | 6 | 4,7 | 5,4 | 6 | 6,7 |
| Тугая | 5 | 4,2 | 4,9 | 5,6 | 6,3 |
| Мягкая | 4 | 3,7 | 4,4 | 5 | 8 |
| Супесь и суглинок | |||||
| Полутвердая | 5,5 | 4,4 | 5,1 | 5,8 | 6,5 |
| Тугая | 4,5 | 3,9 | 4,6 | 5,3 | 5 |
| Мягкая | 3,5 | 3,5 | 4,2 | 4,8 | 5,5 |
| Лесс | |||||
| Мягкая | 1 | 2,2 | 2,9 | 3,6 | 4,3 |
| Песок | |||||
| Средняя | 15 | 9 | 9,7 | 10,4 | 11,1 |
| Мелкая | 8 | 5,6 | 6,3 | 7 | 7,7 |
| Пылеватая | 5 | 4,2 | 4,9 | 5,6 | 6,3 |
Из таблицы видно, что одна и та же свая относительно диаметра в зависимости от типа грунта и глубины погружения может выдерживать нагрузку от 2,2 до 11,1 тонны. То есть геологические изыскания и характеристики строения – важная информация, которая позволяет правильно выбрать винтовые сваи для конкретного проекта.
Специалисты рекомендуют рассматривать различные диаметры для решения следующих задач:
- 57 мм выдерживают в среднем 800-1500 кг, актуальны для пучинистого грунта с неровностями – штакетный забор, гараж, беседка;
- 76-89 мм, несущая способность 1000-3500 кг, актуально для болотистой местности и торфяников – ограждения из профнастила, открытые навесы, гараж, бани, причалы;
- 108 мм, справляется с нагрузкой 3500-4500 кг – пирс, небольшой домик из сруба, каркасное здание, мастерская, ангар;
- 133 мм, несущая способность ограничена 6000-7000 кг, универсальный вариант относительно грунта – коттеджи с монолитными и блочными стенами.
Длина винтовых свай важна, чтобы организовать равномерное распределение нагрузки конструкции на грунт. Вот несколько рекомендаций по регионам:
| Российский регион | Расчет: залежи плотного грунта + глубина промерзания + высота цоколя + монтажный выступ (в м) |
| Центральный | 0,2+1,8+0,5+0,1=2,6 |
| Урал, Поволжье | 0,2+1,8+0,5+0,1=2,6 |
| Западная Сибирь | 0,2+2,3+0,5+0,1=3,1 |
| Восточная Сибирь | 0,2+2,8+0,5+0,1=3,6 |
Зависимость длины сваи также имеется от диаметра трубы. Например, при 57 и 89 мм может быть 4 метра, а для 108 мм достаточно 2,5 м. Производители на основании стандартизированных требованиях предлагают изделия в ассортименте с длиной от 0,5 до 11,5 м.
Несколько слов про монтаж
В отличие от иных типов фундамента свайно-винтовой не требует устранения плодородного слоя земли и формирования котлованов с лунками. Здесь можно ограничиться разметкой территории и формированием небольшого отверстия размером немного превышающим диаметр лопастей. Так будет удобнее начать вкручивание сваи.
По технологии выполнить установку винтовых свай можно механически или вручную. Здесь понадобится сделать сквозное отверстие для вставки рычагов. Главное – соблюсти строгую вертикальность положения трубы. После вкручивания всех свай до нужной глубины выступы выравниваются по горизонтали, лишнее срезается болгаркой. Внутрь трубы сваи проводится заливка бетона, чтобы увеличить надежность опоры и снизить риск появления коррозии. На кромки далее навариваются металлические оголовки для монтажа нижней обвязки из балок.
Видео описание
В этом видео наглядно показывается на каком принципе работает свайно-винтовой фундамент:
Видео описание
В видео показано, как проводятся испытания свай на предмет соответствия несущей способности относительно заявленной:
Коротко о главном
Винтовые сваи – это металлические трубы, рабочий наконечник у которых имеет лопасти с одним и более витком.
Различают изделия по типу наконечника: форма, количество лопастей, со сварными либо литыми наконечниками.
В зависимости от исполнения наконечника сваи применяются для строительства опорной системы на различных грунтах.
Назначение также определяется размерами свай: диаметр и длина.
По мере увеличения габаритов изделия сваи применяются для установки штакетного забора, хозяйственных построек, легких каркасных или блочных, монолитных домов.
У свайно-винтового фундамента имеется один существенный недостаток – если строение по весу превышает 60 тонн, то рекомендуется выбирать другой, более мощный тип фундамента.
Время чтения: 6 минут Интересно, но нет времени читать?
«Какая длина винтовых свай необходима для фундамента моего дома (бани, беседки…)?», – вопрос, который часто возникает у заказчиков при попытке рассчитать фундамент.
Содержание статьи:
Когда речь заходит о проектировании свайно-винтового фундамента, есть много моментов, требующих пристального внимания:
- какие нагрузки необходимо учитывать;
- как расставить сваи в фундаменте;
- как грунтовые условия на участке строительства влияют на подбор свайных конструкций.
Эти и некоторые другие вопросы мы подробно рассмотрели в статье «Расчет свайного фундамента», которая ориентирована на малоэтажное строительство и позволяет разобраться в основных принципах подбора, расстановки винтовых свай. Сейчас же мы бы хотели подробнее остановиться на определении их длины. Она назначается исходя из пяти параметров:
- уровень залегания грунта с достаточной несущей способностью;
- расчетная глубина промерзания грунта;
- количество, расположение лопастей;
- высота цоколя;
- расположение участка с монтажным отверстием.
1. Глубина залегания грунта с достаточной несущей способностью
Чтобы фундамент воспринимал нагрузки от здания и передавал их на основание лопасть сваи должна закрепиться в грунте с достаточной несущей способностью мощностью слоя не менее трех диаметров лопасти. Не менее важно при этом подобрать и правильную конфигурацию лопасти, которая минимально нарушит структуру грунта и позволит избежать снижения его несущей способности (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).
Грунт с достаточной несущей способностью – имеющий относительно высокие прочностные и деформационные характеристики (подробнее о несущей способности грунта и о том, как она определяется в статье «Несущая способность винтовой сваи»). Он расположен всегда ниже глубины промерзания. Это связано с тем, что в большинстве грунтов в пределах этого слоя происходит действие сил морозного пучения. Что касается регионов с незначительной глубиной промерзания, то здесь необходимо учитывать толщину почвенно-растительного слоя.
Однако интересующий слой может быть расположен на более значительной глубине. Применять в этом случае длинные сваи или другой тип фундамента не всегда целесообразно с экономической точки зрения. Здесь нужна комплексная оценка грунтовых условий в верхней части геологического разреза. Если знать механические характеристики этого слоя, то можно подобрать такой тип фундамента и конструкцию сваи, которые обеспечат надежность и экономичность решения.
Однако если выполнять весь комплекс инженерно-геологических изысканий, то экономии можно не достичь, так как стоимость таких изысканий довольно велика. Как сказано выше, для принятия правильного решения достаточно получить только механические характеристики, поэтому из всего комплекса изысканий можно выполнить часть работ, что поможет значительно удешевить процедуру.
Определить механические характеристики грунта и уровень залегания слоя с достаточной несущей способностью возможно с помощью геотехнических и геолого-литологических исследований. Это простая и сравнительно недорогая процедура, включающая все необходимые исследования (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).
Часто компании, которые строят фундаменты из винтовых свай, предлагают для уточнения условий участка выполнить пробное завинчивание, которое не является методом исследования грунта.
Для применяющих данный метод основным является принцип: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной», который не обеспечивает получение объективной информации о несущей способности. Во-первых, результаты очень сильно зависят от времени года, когда производят завинчивание, из-за влияния большого количества факторов, таких как: глубина промерзания, степень влагонасыщения и др. Во-вторых, процедура пробного завинчивания не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей. Поэтому контроль величины крутящего момента (который может быть определен при пробном завинчивании) должен применяться лишь для подтверждения ранее полученной расчетом предельно-допускаемой нагрузки на сваю.
2. Глубина промерзания грунта
Негативное влияние на надежность и срок службы фундамента может оказать морозное пучение. Заключается оно в следующем: верхние слои грунта в зимний период подвергаются воздействию отрицательных температур и вода, которая присутствует в порах, замерзает и увеличивается в объеме (при кристаллизации вода увеличивает свой объем в среднем на 12%), что приводит к возникновению выдергивающих сил на боковой поверхности свай.
К пучинистым относятся глинистые грунты, а также мелкие пылеватые пески. Степень влажности, а также близкое расположение к поверхности грунтовых вод являются факторами, увеличивающими пучинистость грунта. Если вы закрутили сваю в таком слое, она будет приподниматься вместе с грунтом, что приведет к выдергиванию и ухудшению эксплуатационной надежности фундамента. Поэтому она должна закручиваться так, чтобы лопасти находились ниже расчетной (не путать с нормативной) глубины промерзания. Она зависит от разных параметров: нормативной глубины промерзания, типа грунта, условий эксплуатации. Например, при утепленных цоколе и отмостке расчетная глубина будет меньше за счет теплоизоляции грунта под зданием, а если это жилой дом и полы выполнены без термоизоляции, то температура в цокольной части всегда будет положительной и промерзание грунта происходить не будет. То есть учет конструктивных особенностей и условий эксплуатации будущего здания может помочь при подборе оптимальной длины сваи.
Изменение нормативной глубины промерзания в зависимости от региона
3. Глубина расположения лопасти
Когда мы говорим об установке сваи ниже глубины промерзания и о необходимости расположения ее в выбранном слое, мы имеем в виду именно лопасть, а не острие конуса. То есть верхняя кромка лопасти определяет глубину заложения.
4. Высота цоколя
В конструктивном плане здание предусматривает наличие цоколя (ит. «zoccolo» – подножие строения). Какой же должна быть его высота? Вот несколько подсказок, которые помогут ответить на этот вопрос:
- Эстетика. Здание будет смотреться лучше с высоким цоколем, чем с низким или вообще без него.
- Снеговой покров. Если высота цоколя дома расположена ниже уровня снегового покрова, стены (причем не имеет значения, из какого материала они выполнены) в весенний период будут активно днем замачиваться и подвергаться замораживанию ночью, что снизит срок их службы. Поэтому рекомендуемая минимальная высота – 0,5 м.
- Капиллярное замачивание. Любой материал, из которого выполняются стены, обладает пористостью, что приводит, при соприкосновении с грунтом, к замачиванию вследствие капиллярного поднятия влаги. Чтобы защитить стены необходимо также обеспечить высоту цоколя не менее 0,5 м. Это позволит в будущем избежать развития гнилостных и коррозионных процессов.
Информацию об основных подходах к устройству цоколя и вариантах отделки мы разместили в разделе «Отделка цоколя».
5. Расположение участка с монтажным отверстием
Немаловажным, с точки зрения определения длины сваи, является и участок с монтажным отверстием (0,1 м), который спиливается после установки в проектное положение.
6. Расчет длины ствола
Таким образом, длина сваи будет определяться по схеме:
Глубина расположения лопасти (определяется результатами геотехнических исследований грунта и расчетной (не нормативной!) глубиной промерзания) + Высота цоколя + Расположение участка с монтажным отверстием = Длина винтовой сваи.
Очень часто при выборе винтовой сваи заказчики ориентируются на диаметр ствола. Это связано с распространенным заблуждением, согласно которому каждый диаметр соответствует определенному типу постройки: 108 и 133 подходит для домов, 89 и 76 – для заборов и т.п.
Такой подход в корне неверен, так как способность к восприятию нагрузок свайно-винтовым основанием всегда в первую очередь определяется несущей способностью грунтов (подробнее «Несущая способность винтовой сваи»), а уже потом – конструктивными и геометрическими параметрами конкретной сваи (в том числе диаметром), которые назначаются индивидуально.
Толщина стенки ствола подбирается на основании данных о коррозионной агрессивности грунтов (КАГ), а также в соответствии с требованиями к сроку службы (подробнее «Расчет стенки ствола»).
Решение о выборе марки стали принимается исходя из требований к сроку службы, а также исходя из грунтовых условий (в том числе данных о коррозионной агрессивности) и условий эксплуатации (подробнее «На что влияет марка стали?»).
Диаметр лопастей назначается на основании данных о несущей способности грунтов и о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости), толщина – на основании данных о КАГ, требований к жесткости и прочности, конфигурация – на основании данных о физико-механических свойствах грунтов (пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав). Подробнее в статье – «Подбор параметров лопастей».
В зависимости от грунтовых условий участка строительства подбирается и ширина лопасти. Так, диаметр лопасти может превосходить диаметр ствола менее чем в 1,5 раза (узколопастные модификации) или же в полтора и более раза (широколопастные модификации). Каждая из этих конструкций может быть установлена и максимально эффективно эксплуатироваться в определенных грунтах (особо прочные сезоннопромерзающие и многолетнемерзлые грунты или, напротив, дисперсные грунты). Подробнее – «Что лучше: многовитковые или лопастные винтовые сваи?».
Количество лопастей также назначается в соответствии с грунтовыми условиями и данными о нагрузках от строения. А межлопастное расстояние, шаг и угол наклона лопастей многолопастных модификаций, назначенные в соответствии с информацией о грунтах, позволяют обеспечить совместную работу сваи и околосвайного грунта, обеспечивая лучшее восприятие нагрузок (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).
Длина подбирается исходя из показателей расчетной глубины промерзания и несущей способности грунтов (подробнее «Как подобрать длину винтовых свай для фундамента?»).
Кажется, что объем данных о грунтовых условиях участка строительства, достаточный для назначения такого количества параметров, дадут только дорогостоящие инженерно-геологические изыскания, однако специалистам компании «ГлавФундамент» удалось разработать собственные методики и процедуры – геотехнические исследования и измерения КАГ, – позволяющие получить всю информацию, необходимую для проектирования фундаментов объектов ИЖС, по вполне приемлемой цене (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).
Больше информации о различных видах свай в статье «Как выбрать винтовые сваи для фундамента?». Здесь же мы рассмотрим наиболее часто используемые параметры конструкций с диаметром ствола от 57 до 325 мм.
Жесткость и долговечность силовой конструкции напрямую зависит от ее опорной площади.
Существуют различные типы опор, отличающиеся конструкцией, эксплуатационными свойствами и диаметром.
О том, как правильно и быстро подобрать диаметр свай по назначению, можно узнать, прочитав статью ниже.
Виды опор для фундамента
В домостроении используют такие типы оснований:
- буронабивные опоры (бетонные и железобетонные);
- забивные столбы (железобетонные, металлические и деревянные);
- винтовые стержни (стальные и железобетонные).
Расчет нагрузок
Допустимая нагрузка на один конструктивный элемент определяется, исходя из ее несущей способности. Основные требования и описания расчетов приведены в нормативном документе СНиП 2.02.03-85.
Теоретическая формула расчета показателя:
где:
- Yc — коэффициент условий работы;
- Ycr – коэффициент сопротивления грунта;
- R – сопротивление почвы;
- A– диаметр сваи;
- U – периметр сечения опоры;
- Ycri – коэффициент, отражающий воздействие почвы на поверхность опоры;
- fi – сопротивление почвы относительно поверхности силового элемента;
- li – длина боковой грани одной сваи.
Формула для расчета сопротивления буронабивных опор:
где:
- Ycf – коэффициент условий действия почвы на боковые поверхности опоры;
- Hi – толщина грунта, контактирующего с поверхностью сваи.
Предельную нагрузку для забивных свай находят по формуле:
Формула для расчета несущей способности винтовых опор:
где:
- a1 и a2 – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения почвы;
- c1 – коэффициент линейности или удельного сцепления для различных грунтов;
- y1 – удельный вес грунта, расположенного выше винтовой части сваи;
- h1 – глубина опоры;
- h – общая длина трубы;
- d – диаметр винтовой части.
Как видно из формул, несущая способность силовой конструкции зависит от геологических условий на участке, а также размеров свай. Табличные коэффициенты условий работы берут из СНиП 2.02.03-85.
Правильно рассчитать параметры фундамента под проектные нагрузки можно, подбирая габариты опорных элементов. Длину свай выбирают, исходя глубины несущего пласта и точки промерзания, тогда как за счет диаметра и количества силовых изделий можно влиять на грузоподъемность всего основания.
Выбор типа свай обусловлен такими факторами:
- Экономической целесообразностью в заданных условиях.
- Возможностью строительства своими руками.
- Физико-химическими и механическими свойствами грунта.
- Периодом года, когда планируется строительство.
Типовые размеры свайных опор
Размеры и несущая способность опорных элементов для усредненных условий всегда проводится в характеристиках изделий при продаже.
Типовые характеристики винтовой сваи:
- диаметр ствола 108мм, лопасти – 300мм;
- длина трубы – 2,0–2,5 м;
- толщина стенки трубы – 4–5мм;
- толщина лопасти – 5–6 мм.
Популярный размер бетонных винтовых свай:
- диаметр сечения – 300 мм;
- длина ствола – 4 м.
Популярные забивные сваи имеют следующие размеры:
- железобетонные столбы: длина ствола – 3 м, сторона – 150–200 мм;
- металлические стволы: диаметр 150 мм, толщина стенки – 3,5 мм, длина ствола – 1,5 – 2 м.
- деревянные: подбирается индивидуально.
Типовой размер буронабивных свай:
Как правильно подбирать для дома, веранды, забора?
Винтовые сваи отличаются от остальных типов такого фундамента более дешевой стоимостью, но при этом ограниченной грузоподъемностью.
Рекомендации по выбору винтовых опор под разные случаи частного строительства:
| Диаметр трубы, мм | Размер винтовой части, мм | Несущая способность, т | Назначение |
| 57 | 180 | 0,8 | Легкие заборы, теплицы, мостики, качели |
| 76 | 220 | 1,5 | Заборы из кирпича и профнастила, хозблоки |
| 89 | 250 | 3,0 | Одноэтажные деревянные постройки, веранды |
| 108 | 300 | 4,5 | Каркасные дома, сооружения из бруса |
| 133 | 350 | 7,0 | Дома из бревен большого диаметра и газобетона, а также конструкции промышленного назначения |
Среди всех забивных опор широкое применение получили ж/б конструкции, которые в отличие от деревянных и металлических столбов, способны выдержать большие нагрузки и служат от 100 лет.
Назначение железобетонных забивных опор:
| Длина стержня, м | Сечение, мм | Грузоподъемность, т | Тип постройки |
| 3–4 | 150х150 | 10–15 | Легковесные постройки, деревянные дома, веранды, заборы, беседки |
| 3–4 | 200х200 | до 20 | Кирпичные дома, многоэтажные сооружения из газобетона, промышленные конструкции |
В отличие от двух предыдущих типов буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Перед тем, как подготавливать скважину, конструктору необходимо проанализировать суммарные нагрузки и геологию почвы.
В соответствии с потребностями в несущей способности фундамента бурят шурфы таких размеров:
| Диаметр скважины, мм | Несущая способность одного опорного элемента, т | Назначение постройки |
| 150 | 1,0 | Заборы из сетки рабицы, садовые качели и беседки |
| 200 | 2,0 | Металлические ограждения, пристройки к дому, сооружения хозяйственного назначения |
| 250 | 3,0 | Веранды, каркасные и деревянные одноэтажные дома, гаражи, бани |
| 300 | 4,0 | Малоэтажные дома из брусьев и газобетона |
| 400 | 7,5 | Двух и более этажные здания и другие тяжеловесные постройки. |
Длины несущих элементов определяются, исходя из уровня твердых пород, в которые должны упираться нижние концы свай. При этом обязательным остается условие, что глубина фундамента закладывается ниже точки промерзания.
Влияние габаритов на стоимость
Выбор типа и параметров свай обусловлен не только их практичностью в исходных условиях, но и экономической целесообразностью. Поскольку несущая способность силовых элементов зависит от габаритов, то полезно оценить, насколько меняется стоимость для различных моделей опор.
Зависимость цены винтовых опор от габаритов отражена в таблице:
| Длина стержня, м | Диаметр трубы, мм | Размер лопасти, мм | Цена, руб. |
| 1,5 | 57 | 200 | 850 |
| 2,0 | 76 | 250 | 1150 |
| 2,0 | 89 | 250 | 1290 |
| 2,5 | 89 | 250 | 1400 |
| 1,5 | 108 | 300 | 1200 |
| 2,0 | 108 | 300 | 1450 |
| 2,5 | 108 | 300 | 1550 |
Сравнить, как изменяется стоимость забивной опоры в зависимости от размеров, можно по данным из таблицы:
| Длина ствола, м | Тип сечения, мм | Стоимость, руб. |
| 3 | 150х150 | 1350 |
| 4 | 150х150 | 1750 |
| 3 | 200х200 | 1800 |
| 4 | 200х200 | 2300 |
От размеров буронабивных опор зависит потребность в бетоне, цена на который определяется исходя и его прочностных характеристик. Стоимость такого фундамента обходится в среднем от одной тысячи рублей за погонный метр.
К факторам, увеличивающим стоимость, относят:
- расход и класс арматуры,
- гидроизоляционные материалы,
- песок,
- щебень и т.д.
Как видно из представленных данных, цена силовых элементов прямо пропорциональна их параметрам.
Чем больше размеры, чем выше несущая способность такого основания. К факторам ценообразования также следует относить качество использованного материала.
Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.
Заключение
На этапе проектирования одна из ключевых задач конструктора – грамотно подобрать тип и параметры опорных элементов. За несущую способность фундамента в большей степени отвечает его опорная площадь, которая, в свою очередь, зависит от размера сечения свай.
Потребность в несущей способности силовой конструкции определяется, исходя из геологических особенностей участка и проектных нагрузок. Для расчета грузоподъемности используют формулы, регламентированные нормативными документами.
На практике, выбирая модель сваи, нужно обращать внимание не только на ее несущую способность, но и пересчитать показатель, используя табличные данные, описывающие свойства грунта под опорной площадью основания.
Читайте также: