Расчет несущей способности винтовой сваи

Какую нагрузку выдерживают винтовые сваи 89, 108 и 133

Расчет 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 свайно-винтового фундамента (как и любого другого) является его несущая способность.

От чего зависит допустимая нагрузка

Если давать определение понятию несущая способность, то она представляет собой максимально допустимое давление на элемент фундамента, которое он выдерживает. Расчетная нагрузка на одну винтовую сваю всегда должна быть меньше ее несущей способности. Равность значений нежелательна, поскольку стоит предусмотреть запас на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Допустимая нагрузка на винтовую сваю зависит от следующих факторов:

• диаметр трубы и лопастей;
• прочность грунта основания;
• длина сваи.

При выполнении простейших расчетов для частного дома потребуется знать только прочностные характеристики основания и площадь лепестковой подошвы (лопасти). Расчет выполняется по следующей формуле:

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 сваи-эталона. 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 1,4-1,75 при количестве опорных элементов в пределах 5-20 штук.

Важно! Практичнее всего использовать второй способ т.к. полноценные геологические изыскания дороги, а самостоятельное изучение грунта на глубине вкручивания свай практически нереально.

Чтобы найти F, потребуется выполнить вычисления по следующей формуле:

Здесь S — площадь лопасти, которая вычисляется по формуле для круга (S = πR² = (πD²)/4). Исходные данные приводятся производителем винтовой сваи. Для наиболее распространенных диаметров винтовой сваи можно воспользоваться таблицей ниже.

Эти элементы чаще всего применяются для легких частных строений.

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».

Таблица ниже рассматривает, какую прочность основания нужно взять в расчет для различных грунтов.

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:

• условия работы;
• характеристики грунта;
• глубина залегания лопасти (прибавляется боковое трение);
• диаметр лопасти;
• 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:

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:

• грунты на участке — глина;
• диаметр используемых свай — 133 мм, диаметр лопасти — 350 мм;
• масса дома, полученная в результате сбора нагрузок от стен, перегородок, перекрытий, полезного и снегового нагружения — 59 тонн.
• 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 12-13 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:

• сечение;
• длина;
• шаг;
• распределение под несущими стенами.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Если для строительства дома выбирается свайно-винтовой фундамент, то необходимо определиться и с типоразмером опор, и с их количеством, которое будет способно обеспечивать стабильность планируемой постройки. Так как многие владельцы загородных участков принимают решение о проведении самостоятельного строительства на таком фундаменте, есть смысл помочь им в проведении хотя бы предварительных расчетов.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Наверное, понятно, что общее количество опор зависеть от суммарной нагрузки, которой здание оказывает на фундамент. Ее необходимо равномерно распределить по сваям, так, чтобы не превысить допустимую нагрузку на каждую из них, чтобы здание не начало «тонуть» в грунте. И вот для этого требуется узнать возможности такой точки опоры. А поможет нам в этом калькулятор расчета несущей способности винтовых свай.

Ниже будут приведены некоторые пояснения по порядку проведения вычислений.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

На чем основывается и как проводится расчет

Чаще всего в частном строительстве используются недорогие, но достаточно надежные сваи со сварными лопастями, модельного ряда СВС (свая винтовая сварная). Этот модельный ряд включает несколько типоразмеров, которые применятся в зависимости от вида планируемой постройки – от лёгких заборов до полноценных загородных домов.

Для возведения жилых и хозяйственных построек обычно применяются сваи от СВС-89 и крупнее (число показывает диаметр трубы). Соответственно, с повышением диаметра трубы увеличивается и размер лопастей винтовой части, то есть, про сути – площадь опоры сваи на грунт. Эти размерные параметры свай уже внесены в программу расчета.

Каждый тип грунта обладает собственным сопротивлением нагрузке, или, иначе говоря, несущей способностью, выражаемой в килограммах на квадратный сантиметр. Таким образом, определив тип грунта на планируемой глубине залегания лопастей сваи, и зная их площадь, несложно вычислить и несущую способность опоры.

Сопротивления грунтов на глубине залегания от 1.5 и ниже – уже внесены в программу расчета.

Цены на винтовые сваи

Безусловно, должен быть предусмотрен и эксплуатационный резерв несущей способности опоры. Для этого вводится поправочный коэффициент. И вот здесь есть нюансы:

• Самый точный способ определения характеристик грунтов – это проведение геологического исследования участка. Поправочный коэффициент в этом случае – минимальный, всего 1,2, так как вероятность ошибки практически исключается. Но к этому способу прибегают нечасто, просто по причине высокой стоимости подобных работ.
• Второй способ – это установка так называемой эталонной сваи. Опора ввинчивается в грунт на участке строительства, и после того, как она заглубится ниже уровня промерзания, с помощью специальных приборов оценивается крутящий момент, прикладываемый к свае. Это дает достаточно точную картину несущей способности грунта, но поправочный коэффициент уже выше – 1,25.
• Наконец, многие владельцы участка полагаются на собственные силы, и оценивают грунт, выкапывая шурфы или пробуривая вручную скважины на требуемую глубину. Безусловно, степень точности такого анализа – далека от идеала, поэтому в расчет закладывается максимальный коэффициент надежности, доходящий до 1,7.

Итоговый результат несущей способности сваи будет получен в килограммах и тоннах. Определив этот параметр и располагая значение общей нагрузки от здания на фундамент, несложно определиться и с количеством свай.

Планирование свайного фундамента – как провести самостоятельно?

Чтобы не столкнуться в процессе эксплуатации здания с проблемами проседания или перекоса свайного фундамента, необходимо учитывать немало нюансов. Подробнее об этих важных вопросах – в специальной публикации портала, посвященной расчету количества свай .

Контакты компании

Горячая линия: 8 800 700-62-82 (звонок по России бесплатный)

Филиалы

Дистрибьюторы

Отделы

Бухгалтерия

Бухгалтерия обладает всеми необходимыми сведениями о поступлении платежей от Клиентов за услуги, предоставляемые компанией ГлавФундамент (продажа винтовых свай, строительство фундаментов на винтовых сваях, экспресс-геология, проектирование фундаментов на винтовых сваях, гражданских и промышленных объектов). Каждый Клиент имеет возможность в оперативном порядке получить сведения о поступлении его платежа на счет организации. В задачи отдела также входит выставление счетов и закрывающих отчетный период документов.

Васильев Денис Александрович

Корпоративный отдел

Корпоративный отдел несет ответственность за выполнение договорных обязательств перед Партнерами по поставкам винтовых свай компании ГлавФундамент (количеству, номенклатуре, ассортименту, срокам и другим условиям поставок). Отдел оказывает помощь в работе с другими отделами и обособленными подразделениями компании, обеспечивая Партнеру маркетинговую, техническую и логистическую поддержку, своевременно осуществляет составление сметно-финансовых и других документов.

Руководитель корпоративного отдела

Копьев Евгений Сергеевич

Отдел кадров

Отдел кадров компании ГлавФундамент занимает ответственное положение в разработке планов организации в части обеспечения ее трудовыми ресурсами, осуществляя подбор, прием, официальное трудоустройство, адаптацию, учет и увольнение сотрудников.

В задачи отдела входит проведение работ по формированию и подготовке резерва кадров для назначения на соответствующие должности, консультирование вышестоящего руководства и руководителей подразделений по вопросам кадровой политики при разработке проектов, производстве винтовых свай, строительстве. Отделом производится оценка деятельности каждого из сотрудников организации.

Руководитель отдела кадров

Дубовик Эльвира Гизетдиновна

Отдел НИОКР

Отдел научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) занимается исследованиями характера совместной работы винтовых свай с грунтом, разработкой и внедрением инноваций в области свайного фундаментостроения.

Специалисты отдела создают технологические решения, позволяющие сокращать сроки работ и снижать их себестоимость, не нанося ущерб качеству.

В задачи отдела также входит организация научного сотрудничества с кафедрами строительных ВУЗов, занимающихся проблемами фундаментостроения, оказание консультационной и информационной помощи сотрудникам структурных подразделений компании.

Руководитель отдела НИОКР

Глазачев Антон Олегович

Отдел продаж

Отдел продаж – связующее звено между компанией и Клиентом, осуществляет процесс взаимодействия от первого контакта до окончания договорных отношений.

Отдел занимается консультацией, предварительным расчетом стоимости приобретаемых Клиентом винтовых свай, технической поддержкой, заключением договоров.

Руководитель отдела региональных продаж

Акатьев Сергей Николаевич

Отдел рекламы и PR

Отдел рекламы – структурное подразделение, перед которым стоят задачи по определению направления, планированию и организации рекламных компаний, а также разработке рекламных и информационных материалов.

Рекламный отдел компании ГлавФундамент осуществляет работу по рекламированию производимой продукции (винтовые сваи) и выполняемых услуг (устройство фундамента на винтовых сваях, проектирование и перепроектирование фундаментов и зданий/сооружений), ведут работу по заключению договоров на рекламирование продукции и/или услуг со сторонними организациями.

Кроме того, специалисты отдела рекламы своевременно оповещают Клиентов о различных акциях и рекламных компаниях, планируют участие в выставках, заключают договоры с оргкомитетами ярмарок и строительных форумов.

Сергин Роман Петрович

Отдел снабжения

Отдел снабжения принимает решения относительно закупки сырья, необходимого для производства винтовых свай, отвечая за заключение контрактов на поставку продукции и выбор поставщика.

Сотрудники отдела предоставляют информацию по закупкам материалов, необходимых для строительства, консультируют по ценовым категориям, а также в кратчайшие сроки рассчитывают стоимость и сроки доставки винтовых свай в тот или иной регион для организации доставки груза в любую точку России или в страны СНГ.

Руководитель отдела снабжения

Нургалиев Ринат Разитович

Планово-экономический отдел

Планово-экономический отдел производит расчет стоимости любых видов строительно-монтажных работ, материалов для строительства фундамента под индивидуальный проект заказчика, а также стоимость спец. заказов на винтовые сваи и металлоконструкции, которые не входят в стандартную линейку продукции компании.

Отдел оказывает содействие бухгалтерии в сборе необходимых отчетных документов.

Руководитель планово-экономического отдела

Шушпанова Мария Алексеевна

Проектный отдел

Архитектурное бюро компании ГлавФундамент предоставляет полный комплекс услуг по проектированию зданий и/или сооружений в современных расчетных программных комплексах вне зависимости от уровня сложности объекта. Отдел осуществляет разработку концепции, архитектурное проектирование, предусматривающее реконструкцию жилых и общественных зданий; дизайн интерьера, авторский надзор, составление и согласование проектной документации, комплектацию мебелью, оборудованием и декоративными отделочными материалами. В случае необходимости специалисты архитектурного бюро могут подобрать для Клиента готовый проект здания/сооружения из обширной базы готовых проектов.

Руководитель проектного отдела

Бусыгина Екатерина Александровна

Служба Технического Надзора

Отдел Технического Контроля осуществляет независимый контроль качества продукции и выполненных строительных работ на предмет соответствия требованиям строительных правил, государственных стандартов, технических условий и технической документации, гарантируя это соответствие потребителю.

Отделом проводятся полевые испытания для определения несущей способности свай в определенных грунтовых условиях, выявляются несоответствия качества продукции строительным нормативам, решаются возникающие технические вопросы при монтаже винтовых свай на месте строительства.

Хамитов Руслан Фанирович

Юридический отдел

Юридический отдел компании ГлавФундамент представляет юридическую защиту интересов организации и в обязательном порядке осуществляет проверку на соответствие законодательству Российской Федерации соглашений, заключаемых Компанией при закупке сырья для производства винтовых свай и поставках продукции.

Отдел занимается консультированием руководителей структурных подразделений и работников предприятия по юридическим вопросам. Также в случае возникновения претензий, за консультацией юриста компании может обратиться любой Клиент.

Юридический отдел призван уладить любые разногласия при заключении и исполнении договоров, избрав лучший вариант развития взаимоотношений между Компанией и Клиентом.

Расчеты несущей способности винтовых свай 89мм, 108мм, 133мм: таблицы нагрузок

Нагрузки на винтовые сваи

При разработке проекта фундамента на основе свайных конструкций нужно учитывать все факторы, которые влияют его на прочность и устойчивость. Главным параметром винтовой сваи является ее несущая способность. Количество и длина опорных столбов для каждого объекта подбирается с учетом этого показателя. Несущей способностью называют вес, который опорный стержень выдерживает при пучении почвы под его острием. На основании расчетов определяют шаг установки свай и их диаметр.

Правильно выполненные расчеты позволяют избежать проблем с фундаментом в будущем. Из-за проектных ошибок или неправильного подбора опор существует риск просадки или деформации основания, которое может привести к разрушению всей конструкции. Чтобы сделать основные расчеты самостоятельно можно использовать данные из таблицы нагрузок на винтовые сваи.

Порядок расчета допустимых нагрузок на сваи

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.

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.

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

Толщина стали (ствол), мм

Толщина стали (лопасть), мм

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

Гравелистый с включениями глины

Песчаные почвы (крупная фракция)

Песчаные почвы (средняя фракция)

Песчаный (мелкая фракция)

Глинистые почвы и супеси

Вязкие глинистые почвы

Просадочный грунт или насыпное основание (с уплотнением)

Насыпной грунт (без уплотнения)

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).

Несущая способность сваи в кг при глубине залегания лопасти, см

песчаные (крупная и средняя фракция)

песчаные (мелкая фракция)

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.

Пример расчета допустимой нагрузки на сваю

Для проведения расчетов нагрузок на винтовую сваю 108 мм для коттеджа из бруса размером в плане 6 x 8 м потребуются следующие данные:

• Тип почвы на участке — песчаная.
• Вес сооружения: масса всех конструктивных элементов, включая стены, кровлю, перегородки, перекрытия, фундамент. Общая масса сооружения 78,6 тонн.
• Периметр наружных стен — 48 м.

По таблице определяется прочность почвы, для песчаного грунта она равна 5 кг/см2. За поправочный коэффициент берется значение 1,75. Рассчитывается площадь винтовой лопасти, для лопасти диаметром 300 мм она равна 961,6 см2.

Данные подставляются в формулу F = S x Rо = 961,6 x 5 = 4808 кг.

Далее вычисляется неоптимизированная несущая способность: H = F / уk = 4808 / 1,75 = 2747,43 кг ≈ 2,75 т.

Минимальное количество свай, которые способны выдерживать вес сооружения: 78,6 т / 2,75 т = 28,58. Значение округляется в большую сторону, получается 29 штук. Для завершения расчетов определяют шаг установки свай. Длина наружных стен делится на количество свайных опор: 28 м / 29 шт = 0,97 м. Для дома весом 78,6 тонн устойчивым будет основание из 28 опор, установленными по периметру с интервалом 1 метр.