Последнее обновление 28.11.2024
Как выбрать винтовые сваи для фундамента
Как выбрать винтовые сваи для фундамента? Какие параметры необходимо подбирать на этапе проектирования? Достаточно ли обладать общей информацией о нагрузках от будущего строения, о грунтовых условиях на участке строительства?
Содержание
Назначение практически всех параметров винтовых свай (геометрических, конструктивных)
осуществляется индивидуально на стадии разработки проекта. Учитывается комплекс данных,
но прежде всего – данные о грунтовых условиях в пятне застройки.
| Параметр | Основания для назначения |
| Марка стали |
Требования к жесткости и прочности; грунтовые условия (в том числе данные о
коррозионной агрессивности грунтов (КАГ); условия эксплуатации.
|
| Толщина стенки ствола сваи, мм |
Данные о КАГ; требования к жесткости, прочности.
|
| Диаметр ствола сваи, мм |
Данные о КАГ; требования к жесткости, прочности, устойчивости.
|
| Длина сваи, мм |
Показатели расчетной глубины промерзания; несущая способность основания.
|
| Диаметр лопасти, мм, количество лопастей |
Данные о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости);
несущая способность основания.
|
| Конфигурация лопасти |
Данные о физико-механических свойствах грунтов: пористость, степень насыщения
водой, консистенция, гранулометрический состав и др.
|
ГК «ГлавФундамент» разработала процедуры – геотехнические
и геолого-литологические исследования, измерения коррозионной агрессивности грунтов,
– которые позволяют получить информацию, достаточную чтобы рассчитать любой фундамент (не
только из винтовых свай).
Исследования (методики проведения, стоимость) адаптированы к нуждам малоэтажного
строительства.
Широколопастные и узколопастные
Широколопастные – диаметр лопасти в полтора и более раз превосходит диаметр трубы. Имея
большую площадь опирания, они хорошо проявляют себя в дисперсных грунтах, в том числе
характеризующихся сравнительно невысокой несущей способностью, заторфованных грунтах, илах,
водонасыщенных песках.
Узколопастные – диаметр лопасти превосходит диаметр трубы менее чем в полтора раза, поэтому
риск ее деформации во время погружения минимальный. Хорошая же способность к восприятию
проектных нагрузок обеспечивается:
- высокой несущей способностью грунтов;
- расчетом количества витков, шага и ширины лопасти на основании данных о грунтовых условиях стройплощадки. Это позволяет в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола (подробнее).
Применяются в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых грунтах.
Классификация по конфигурации лопасти
Если диаметр лопасти обеспечивает достаточную площадь опирания широколопастных свай, то
установить их с минимальным нарушением структуры грунта позволит правильная конфигурация.
Существуют виды для грунтов:
- текучих, текучепластичных, мягкопластичных;
- тугопластичных, полутвердых;
- твердых.
Основания для назначения – данные о физико-механических свойствах грунтов.
Классификация по виду лопастей
01
Свая
винтовая лопастная (CBЛ)
Винтовая свая, имеющая одну или несколько лопастей, которые могут быть размещены на
наконечнике или по длине ствола, и ствол со значительно меньшей площадью поперечного
сечения.
02
Свая
винтовая спиральная (СВС)
Винтовая свая, состоящая из конусного или открытого наконечника и ствола с приваренной
многовитковой спиралью (спиралями).
03
Свая
винтовая комбинированная (СВК)
Винтовая свая, имеющая конусный или открытый наконечник с приваренной многовитковой
спиралью и ствол с одной или несколькими винтовыми лопастями.
С литым и сварным наконечником
Наконечники свай свариваются или отливаются
целиком, навариваясь на трубу. При этом достоинства последних сильно преувеличены.
Во-первых, контакт двух разнородных металлов (трубы и отливки), характерный для конструкций
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 проверить на качество сварного шва.
Во-вторых, запас прочности литого наконечника, как правило, несопоставимо выше запаса
прочности трубы (из-за существенного увеличения цены труба редко соответствует наконечнику
по толщине). А срок службы будет определяться по минимальному показателю.
В-третьих, формы отливок унифицированы. Так как изготовить литой наконечник с определенной
конфигурацией лопасти невозможно, несущая способность сварных конструкций всегда будет
больше (если параметры лопасти подобраны исходя из грунтовых условий).
Однолопастные и многолопастные
При проектировании однолопастных свай не рекомендуется учитывать трение по боковой
поверхности, так как в их работу не включается околосвайный грунт естественного сложения.
Кроме того, конструкции малых длин и диаметров крайне неустойчивы к воздействию
горизонтальных нагрузок. Чтобы обеспечить их устойчивость, нужно использовать элемент
сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН) или выполнить бетонирование основания колонны.
Благодаря включению в работу многолопастных свай околосвайного грунта естественного
сложения, они одинаково хорошо воспринимают вдавливающие и выдергивающие нагрузки,
демонстрируют высокую несущую способность даже в слабых грунтах (заторфованные грунты,
торфы, илы). Также при передаче критических нагрузок они не «уходит в срыв», а продолжают
набирать несущую способность.
Достижение «максимума» многолопастных конструкций обеспечивается расчетом расстояния
между лопастями, их шага, угла наклона. Ошибки в вычислениях ведут к «обратному
эффекту»: многолопастная свая уступает в восприятии горизонтальных нагрузок даже
однолопастной.
Такие сваи воспринимают большие нагрузки при меньшем диаметре трубы. При этом жесткость
ствола меньшего диаметра обеспечивает толстостенный трубопрокат (от 6 мм).
Для малых и больших нагрузок
Винтовые сваи для малонагруженных конструкций (в усредненных грунтах с достаточной несущей
способностью):
- с одной лопастью диаметром до 500 мм включительно, толщиной до 6 мм включительно, со стенкой ствола до 4,5 мм включительно;
- с двумя и более лопастями диаметром до 300 мм включительно, толщиной до 5 мм включительно, со стенкой ствола до 3,5 мм включительно.
Их используют при строительстве объектов ИЖС и сопоставимых по нагрузкам промышленных
сооружений. При более серьезных нагрузках или в особо прочных грунтах, необходимо для
увеличения прочности по материалу использовать металлопрокат большей площади сечения.
Для больших нагрузок подойдут конструкции:
- с одной лопастью диаметром более 400 мм, толщиной более 6 мм, со стенкой ствола более 4,5 мм;
- с двумя и более лопастями диаметром более 300 мм, толщиной более 5 мм, со стенкой ствола более 3,5 мм.
Они подходят для промышленных объектов или крупных гражданских.
Относить сваи к первой или второй группе по диаметру трубы допустимо, только если это
широколопастные сваи больших длин и диаметров (более 6 м и 159 мм) или узколопастные
сваи.
В особо прочных сезоннопромерзающих или многолетнемерзлых грунтах толщина металла
выступает дополнительным основанием для классификации узколопастных конструкций.
Дополнительно
Толщина стенки ствола
до 3,5 мм
малых толщин
от 4 до 6 мм
средних толщин
6 мм и более
толстостенные
Первая группа (до 3,5 мм включительно) рекомендована для строительства легких сооружений
(беседки, ограждения) класса ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в
неагрессивных грунтовых условиях.
Вторая группа (от 4 до 6 мм) – для строений III класса ответственности, передающих на
фундамент более высокую нагрузку, а также строений II (нормального) класса ответственности,
но только на участках, представленных неагрессивными грунтами.
При строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтовых условиях и/или при больших
нагрузках (классы ответственности II (нормальный), I (повышенный) используют толстостенные
конструкции (6 мм и более).
После выполнения расчета долговечности остаточная толщина стенки трубы всегда
проверяется на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751 «Надежность
строительных конструкций и оснований».
Толщина лопасти
Сваи с лопастью до 5 мм включительно подходят для легких сооружений, временных объектов,
6 мм и более – для долговременных построек, крупных гражданских и промышленных объектов,
для агрессивных грунтовых условий.
Марка стали
При выборе марки
стали нужно учитывать агрессивность среды, характер нагрузок, условия
эксплуатации.
Покрытие
Покрытие – дополнительная мера защиты от коррозии: во время установки металлоконструкции
испытывают значительное абразивное воздействие. Эффективнее увеличить толщину металла и
использовать сталь высокого качества. Однако при условии сохранения целостности
покрытия, оно снижает негативное воздействие на надземную часть сваи и на участок в
контактной области «атмосфера – грунт».
Производители винтовых свай в основном используют следующие покрытия (результаты
испытаний):
- полимерные;
- грунты-эмали по ржавчине;
- полиуретановые;
- эпоксидные;
- цинковые (метод горячего или холодного цинкования).
Автор статьи:
Хабиров Ришат Мавлитянович, Глазачев Антон Олегович
