Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай

Узколопастные сваи. Диаметр лопасти превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза. Устанавливают в особо плотных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых грунтах, так как несущая способность обеспечивается прежде всего трением по боковой поверхности ствола.

Конструктивные параметры (ширина, количество витков, шаг между ними) подбираются на основании данных о грунтовых условиях, о нагрузках от строения.

Широколопастные сваи. Диаметр лопасти в полтора и более раз превосходит диаметр ствола. Устанавливают в дисперсных грунтах (подробнее).

Современная методика проектирования фундаментов (СП 24.13330 «Свайные фундаменты») основана на упрощенных моделях взаимодействия грунтов и винтовых свай (модель Мариупольского для анкеров), разработанных еще в 60-е годы XX века, и не учитывает ряд особенностей работы винтовой сваи. Поэтому увеличение диаметра лопасти (площади опирания) рассматривается сейчас как один из основных способов повышения несущей способности.

При погружении лопасть в 1,25 витка сильнее рыхлила грунт. Поэтому, хотя совокупная площадь опирания первой сваи была выше, по результатам статических испытаний большую несущую способность (на 20 %) показала вторая свая.

Само конструктивное исполнение винтовой сваи с одной лопастью в 1,25 витка, расположенной на конусе, обусловлено необходимостью облегчения погружения, так как подобные конструкции использовались в основном в энергетическом строительстве. Снижение крутящего момента позволяло использовать более легкую, маневренную технику. А несущая способность обеспечивалась увеличением длины и диаметра ствола (159 мм или более), а также диаметра лопасти (более 400 мм).

Свая с конструктивными параметрами, соответствующими тем грунтовым условиям, в которых она будет работать под нагрузкой, требует несколько большего крутящего момента, но в итоге обеспечивает большую несущую способность при меньшей материалоемкости.

Чтобы подобрать конфигурацию лопасти достаточно провести геотехнические и геолого-литологические исследования, которые позволят определить необходимые характеристики грунтов.

Толщину подбирают на этапе проектирования фундамента исходя из данных о нагрузках (требований к жесткости и прочности), а также о коррозионной агрессивности грунтов.

Толщина определяет жесткость и прочность лопасти при изгибе под нагрузкой, а жесткость в свою очередь влияет на включение в работу сваи грунта под лопастью.

Практический опыт компании «ГлавФундамент», подтвержденный результатами испытаний, показывает, что толщина 5 мм, как правило, не обеспечивает требуемую жесткость, а значит, не позволяет избежать деформаций. Несущая способность сваи достигается при значительных осадках (более 25-30 мм).

Поэтому при строительстве фундаментов капитальных сооружений, а также при строительстве в агрессивных грунтах «ГлавФундамент» применяет лопасть толщиной не менее 6 мм. Увеличение толщины металла всего на 1 мм повышает жесткость сечения на 70 %, а прочность – на 40 %.

Модификации с толщиной лопасти до 5 мм включительно используются только для легких сооружений (беседки, заборы), а также временных сооружений, нагрузки от которых сравнительно невысоки.

Актуально только для широколопастных свай, так как у узколопастных всегда только одна лопасть (количество витков рассчитывается при определении несущей способности).

Само по себе введение второй и последующих лопастей не означает пропорционального увеличения несущей способности (в два, три или более раз). Чтобы многолопастная конструкция работала эффективно, нужно рассчитать расстояние между лопастями, их шаг и угол наклона в конкретных грунтовых условиях.

Если ошибиться в расчетах, то свая не только не улучшит свои показатели несущей способности, но и будет уступать при восприятии горизонтальных нагрузок даже однолопастным конструкциям.