Как выбрать винтовые сваи для фундамента

Технология Промышленное строительство Гражданское строительство Проектирование Гарантия


Время чтения: 8 минут Интересно, но нет времени читать?

Как выбрать винтовые сваи для фундамента? Достаточно ли обладать общей информацией о нагрузках от будущего строения и о грунтовых условиях на участке строительства? Какие параметры свай должны назначаться индивидуально? 

Широколопастные и узколопастные 

Широколопастные или узколопастные сваи

По ширине лопасти сваи делятся на две группы. К первой относятся узколопастные модификации, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза. Они применяются особо плотных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах.

Небольшая ширина лопасти сводит к минимуму риск ее деформации во время погружения в грунт. Хорошая же способность к восприятию проектных нагрузок обеспечивается:

  • высокой несущей способностью самих грунтов;
  • расчетом таких параметров, как количество витков, шаг и ширина лопасти, которые назначаются исходя из грунтовых условий площадки строительства и позволяют в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола при выполнении расчетов на вдавливающие, выдергивающие, горизонтальные и динамические нагрузки (подробнее в статье «Сравнительный анализ винтовых свай с литым и сварным многовитковым наконечником»).

Ко второй группе относятся широколопастные сваи, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола. Имея большую площадь опирания, они хорошо проявляют себя в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся сравнительно невысокой несущей способностью, заторфованных грунтах, илах и водонасыщенных песках.

Классификация широколопастных свай по конфигурации лопасти

Наряду с диаметром, обеспечивающим площадь опирания, для широколопастных свай необходимо подбирать и конфигурацию лопасти, которая делает возможной установку с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее в материале «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»). В зависимости от конфигурации лопасти сваи делятся на модификации для грунтов:

  • текучих, текуче-пластичных и мягко-пластичных;
  • туго-пластичных и твердых водонасыщенных глинистых;
  • полутвердых.

Конфигурация лопасти подбирается на основании данных о физических характеристиках грунтов, для получения которых достаточно провести простую процедуру – экспресс-геологию (геолого-литологические изыскания) (подробнее читайте здесь «Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности грунтов»).

С литым и сварным наконечником

Сварные или литые сваи

Еще одним основанием для деления свай на группы выступает наконечник. Он может быть сварен или целиком отлит, и затем наварен на металлическую трубу.

Так как литые наконечники меньше подвержены деформации, их применяют в крупнообломочных грунтах, грунтах с природными и техногенными включениями, крупных гравелистых песках. Столкнувшись с препятствием литье просто разрушит его, тогда как сварной наконечник, скорее всего, получит повреждения.

В то же время существует вероятность, что при достижении критического максимума литой наконечник лопнет, сделав невозможной дальнейшую установку. Такой исход становится еще более вероятным, если учесть, что для отливок производители нередко используют вторсырье. Сварной наконечник в аналогичной ситуации можно выправить в присутствии представителя завода-изготовителя.

Использование винтовых свай с литыми наконечниками в стандартных грунтовых условиях неоправданно, так как запас прочности литого наконечника несопоставимо выше запаса прочности трубы.

В связи с унификацией форм отливок невозможно изготовить литой наконечник с той или иной конфигурацией лопасти. Следовательно, модификация со сварным наконечником и конфигурацией лопасти, подобранной под конкретные грунтовые условия, всегда будет иметь большую несущую способность.

Более подробную информацию о литье Вы найдете здесь «В каких случаях допустимо использовать литой наконечник». 

Однолопастные и многолопастные

Многолопастные или однолопастные сваи

Данное деление актуально только для широколопастных свай, тогда как узколопастные всегда имеют только одну лопасть.

При проектировании однолопастных свай в большинстве случаев не рекомендуется учитывать трение по боковой поверхности, а при установке модификаций малых длин и диаметров, крайне неустойчивых к воздействию горизонтальных нагрузок, выполнять обязательное бетонирование основания колонны.

У многолопастных свай две и более лопасти. Благодаря включению в работу ствола околосвайного массива грунта, они одинаково хорошо воспринимают вдавливающие, выдергивающие и боковые нагрузки, демонстрируют хорошую несущую способность даже в слабых грунтах (супеси (песчанистые пластичные, песчанистые текучие, пылеватые твердые, пылеватые пластичные и пылеватые текучие), суглинки (полутвердые тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие), просадочные грунты, грунты малой и средней степени водонасыщения, насыщенные водой, пески (плотные, средней плотности, рыхлые), заторфованные грунты, торфы, илы).

Существенное преимущество этой конструкции – при достижении критической нагрузки она не уходит «в срыв», а продолжает набирать несущую способность.  

В то же время достижение максимальных показателей многолопастных свай 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 конструкции с одной лопастью (подробнее об этом в статье «Особенности расчета двухлопастных свай»).

За счет увеличения числа лопастей такие сваи воспринимают большие нагрузки при меньшем диаметре трубы. При этом жесткость ствола меньшего диаметра обеспечивается использованием толстостенного трубопроката (от 6 мм).

Винтовые сваи для малых и больших нагрузок

Сваи для больших и малых нагрузок

Если говорить об усредненных грунтах с достаточной несущей способностью, то к винтовым сваям для малых нагрузок относят:

  • однолопастные с диаметром лопасти до 500 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 6 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 4,5 миллиметра включительно;
  • многолопастные с диаметром лопастей до 300 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 3,5 миллиметра включительно.

Их используют при возведении объектов ИЖС и сопоставимых по нагрузкам промышленных сооружений. При условии применения свай с аналогичными параметрами под более серьезные нагрузки и в особо плотных грунтах, необходимо для увеличения конструктивной жесткости использовать металлопрокат большей толщины. 

К винтовым сваям для больших нагрузок относят конструкции:

  • с одной лопастью диаметром более 500 миллиметров, толщиной лопасти более 6 миллиметров и толщиной стенки ствола более 4,5 миллиметра;
  • с двумя и более лопастями диаметром более 300 миллиметров и толщиной более 5 миллиметров, толщина стенки ствола которых составляет более 3,5 миллиметра.

Их применяют при строительстве крупных гражданских и промышленных объектов.

Существует также точка зрения, что относить сваи к первой или второй группе по нагрузкам следует, исходя из диаметра ствола. Это допустимо, но только когда речь идет о широколопастных сваях больших длин и диаметров (более 6 метров и свыше 159 мм) или узколопастных сваях. В случае с узколопастными конструкциями, используемыми в особо плотных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах, не меньшее значение имеет толщина металла, которая выступает дополнительным основанием для классификации.

Дополнительно

Толщина стенки ствола

По толщине стенки ствола винтовые сваи делятся на сваи малых толщин (до 3,5 мм включительно), средних толщин (свыше 3,5 миллиметра) и толстостенные (6 и более миллиметров).

Первая группа (до 3,5 мм включительно) 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 (свыше 3,5 мм) 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.

Подбирается толщина металла на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта на участке строительства, о чем подробно рассказывается в статье «Подбор толщины стенки ствола на основании требований к сроку службы». Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета долговечности проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подбор диаметра ствола также осуществляется с учетом коррозионных процессов в грунте и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности.

Толщина лопасти

Если говорить о толщине лопасти, то сейчас в строительстве используются сваи с толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и 6 и более миллиметров.

Как и в случае с толщиной стенки ствола, конструкции, относящиеся к первой группе, можно использовать только при строительстве легких зданий и сооружений, временных объектов. Для долговременных построек, крупных гражданских и промышленных объектов и для агрессивных грунтовых условий рекомендованы сваи с толщиной лопасти 6 и более миллиметров.

Подбирается толщина лопасти на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта.

Марка стали

При выборе марки стали нужно учитывать агрессивность среды, характер нагрузок и условия эксплуатации. Более подробную информацию о марках стали Вы найдете в статье «Использование стали различных марок в производстве».

Покрытие

Покрытие относят к дополнительным мерам защиты винтовых свай от коррозии, так как во время установки в грунт конструкции испытывают значительное абразивное воздействие. Более эффективным является увеличение толщины металла и использование качественной стали. Но нельзя отрицать, что нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет снизить негативное воздействие на надземную часть сваи и на участок в контактной области «атмосфера – грунт».

Производители винтовых свай в основном используют следующие покрытия:

  • полимерные;
  • грунты-эмали по ржавчине;
  • полиуретановые;
  • эпоксидные;
  • цинковые (полученное методом горячего или холодного цинкования).

Подробные результаты испытаний перечисленных покрытий Вы можете найти в статье «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия». 




Была ли информация для Вас полезной?
91
1
9

Статьи по теме