Выбирая тип винтовых свай, учитывают их несущую способность, которая в свою очередь определяется диаметром стержня и площадью лепестковой подошвы.
Выбор элементов основания также зависит от прочности грунта под проектируемым сооружением.
О том, как взаимосвязаны эти элементы, можно узнать из настоящей статьи.
Определяющий критерий при выборе
Свайно-винтовой фундамент, как правило, используют при строительстве легковесных и малоэтажных сооружений. Такие опоры различаются между собой размерами и конфигурацией винтовой части.
Чтобы рассчитать несущую способность основания, нужно грамотно выбрать модель свай для строительства (обращают внимание на диаметр трубы и площадь лепестковой подошвы), а также количество конструктивных элементов.
Показатель несущей способности отражает, какой допустимый вес может выдержать каждая опора без потери функциональных качеств, учитывая возможные деформации грунта. Поэтому перед тем, как покупать сваи, нужно знать расчетное сопротивление почвы (определяется в результате геологических изысканий участка).
Виды опор и параметры допустимой тяжести
На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.
Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:
Sп = 3,14 х R2, где R – расстояние от центральной оси опоры до крайней точки, образующей контур лепестка.
В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.
Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:
| Диаметр ствола, мм | Длина сваи, м | Диаметр винта, мм | Толщина стенки, мм | Несущая способность одной сваи, т | Назначение фундамента |
| 54, 76 | 1,5–4 | 150–200 | 2–3 | 0,8–2,5 | опоры для ограждений, беседок, террас |
| 54–89 | 2–3 | 150–200 | 2–3 | 2,5–4 | опорные стенки для борьбы с оползанием грунта |
| 89–108 | 1,5–4 | 200–250 | 3–4 | 2–7 | для уселения проблемных фундаментов |
| 89–108 | 2–4 | 200–250 | 3–4 | 4–7 | для усилия причалов |
| 89–114 | 2–4 | 200–300 | 3–5 | 4–8 | в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек |
| 108–168 | 2–4 | 200–300 | 3,5–3 | 5–9 | в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком |
Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.
Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.
На нестабильных и переувлажненных почвах может быть целесообразным использование винтовых свай длиной до 11,5 м.
Определение прочностных характеристик грунта
Расчет допустимой нагрузки без точных данных о сопротивлении грунта будет недостоверным. При этом застройщик должен помнить, что на одном участке в пределах небольшой площади может быть несколько типов почвы.
Поэтому перед строительством сооружений I и II степени ответственности, в том числе жилых домов, необходимо заказать геологические изыскания застраиваемой площадки.
Альтернатива процедуры – самостоятельный анализ почвы. Для этого бурят в земле несколько шурфов, чтобы взять образцы для анализа.
Затем визуально или экспериментальным путем для каждого образца определяют тип почвы и выбирают из справочной литературы расчетное сопротивление грунта. Нормативный документ СП 22.13330.2016 содержит такие данные. Таблица ниже отражает значение искомых параметров для наиболее популярных грунтов в российских регионах:
| Тип почвы | Расчетное сопротивление, кг/см2 |
| Пылеватые породы | 2 |
| Рыхлая почва с большим содержанием песка и глины | 3,5 |
| Песок мелкой фракции, гравий с глинистыми включениями | 4 |
| Галька с некоторым содержанием глины | 4,5 |
| Песок средней фракции | 5 |
| Глина, песок крупной фракции | 6 |
Расчет допустимой тяжести
Чтобы рассчитать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать свайное основание, необходимо знать площадь подошвы винта, а также несущую способность грунта.
Формула для расчета:
N = (Sп x Ro)/yk, где
- N – максимально возможная нагрузка на основание (кг/см2);
- Sп – площадь подошвы лепестка (см2);
- Ro – сопротивление грунта (кг/см2);
- yk – коэффициент надежности.
Коэффициент yk зависит от количества опор, использованных для строительства фундамента, а также достоверности результатов геологических изысканий участка:
- yk = 1,7, если количество свай меньше 5;
- yk = 1,4, если использовано до 20 опорных элементов;
- yk = 1,2, если сопротивление грунта определено в результате профессиональных геологических изысканий.
Например:
участок строится на глинистом участке (Ro = 6 кг/см2) и в качестве опорных элементов использованы винтовые стержни длиной 2,5 м, диаметром столба 108 мм и диаметром лопастей 300мм. Тогда площадь подошвы лепестков будет равна:
Sп = 3,14 х (30/2)2=706 (см2).
При самостоятельном анализе грунта, а также использовании табличных значений Ro принимают yk = 1,7. Тогда искомая нагрузка на фундамент будет составлять:
N = (706 х 6)/1,7 = 2491 кг или 2,5 т.
Последствия неправильных рассчетов
Параметры опоры указаны в технической документации, а сопротивление почвы определяется опытным путем и здесь возможны ошибки.
При расчете максимальной нагрузки учитывают коэффициент надежности, чтобы нивелировать недостоверность выбранного сопротивления грунта.
В противном случае значение предельной нагрузки на фундамент будет неточным и застройщик может неправильно выбрать количество свай и шаг между ними.
Когда максимально допустимая нагрузка фундамента значительно превышает реальную массу проектируемой конструкции, то это приводит перерасходу финансовых и трудовых ресурсов. В противном случае основание получается ненадежным, что увеличивает риск крена сооружения, появления трещин в стенах, а также преждевременного износа фундамента.
Заключение
Один из ключевых этапов проектирования свайно-винтового основания – расчет допустимой тяжести на опоры.
Этот параметр зависит от размеров винтовой сваи, а также сопротивления грунта на участке. Зная, какой вес может выдержать один опорный элемент в заданных условиях, можно точно рассчитать требуемое количество стержней и выбрать шаг между ними.
