Несущая способность винтовой сваи 133

Сама постановка вопроса о несущей способности той или иной модификации винтовых свай не вполне корректна, так как способность к восприятию нагрузок свайно-винтовым основанием в первую очередь определяется несущей способностью грунтов, а уже после – конструктивными и геометрическими параметрами конкретной сваи (назначаются опять же в соответствии с данными о грунтовых условиях и данными о нагрузках от строения).

Означает ли это, что придется проводить дорогостоящие инженерно-геологические изыскания, прежде чем приступить к строительству? Вовсе нет. Скоростных исследований будет более чем достаточно (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

В этой статье мы более подробно рассмотрим вопросы определения несущей способности винтовой сваи 133.

Несущая способность грунта – параметр (один из основных), который определяет, выдержит ли основание нагрузку, передаваемую на него фундаментом сооружения/здания.

Данный параметр характеризуется нагрузкой (напряжением), которую основание может выдержать, когда находится в предельном состоянии. То есть нагрузкой, при малейшем увеличении которой происходит разрушение грунта (развитие площадок скольжения). Практикующие инженеры-конструкторы никогда не приближаются к этому состоянию, так как даже в пределах площадки строительства изменчивость свойств грунта достаточно высока, что не позволяет определить пограничное состояние однозначно. Более того, когда нагрузка приближается к предельному значению, деформации начинают развиваться с ускорением, так как разрушения грунта в основании (развитие площадок скольжения) происходит не мгновенно, а постепенно.

Если взглянуть на график «нагрузка-осадка», полученный в процессе нагружения фундамента, можно условно выделить три зоны, характеризующие состояние грунтового основания под нагрузкой (таблица 1).

Таблица 1 - Зоны, характеризующие состояние грунтового основания под нагрузкой

Проектируя объекты, специалисты назначают нагрузку таким образом, чтобы фундамент работал в состоянии, близком к границе между первой и второй зонами. К примеру, для назначения нагрузки для фундамента на естественном основании применяют такой параметр как «расчетное сопротивление» (таблицы 2 и 3). Это значение является той точкой на графике «нагрузка-осадка», которая лежит в пределах границы между 1 и 2 зонами.

Таблица 2 - Расчетные сопротивления песков R0

Таблица 3 - Расчетные сопротивления глинистых (непросадочных) грунтов R0

Чем глубже залегает грунт (при всех прочих равных условиях), тем больше его несущая способность. Это следствие давления, которое создают расположенные выше слои.

В зависимости от особенностей конструкции винтовая свая с диаметром ствола 133 мм может относиться к группе:

• узколопастных (диаметр лопасти превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза);
• широколопастных (диаметр лопасти(-ей) в полтора раза и более превосходит диаметр ствола).

Отнесенность к той или иной группе также влияет на характер восприятия нагрузок сваей.

Так, в случае применения узкой лопасти решающую роль будет играть высокая несущая способность самого основания, а также рассчитанное количество витков, шаг и ширина лопасти, благодаря которым трение по боковой поверхности ствола учитывается в полном объеме.

Узколопастная 133 свая – решение для особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтов. В то же время значительное трение по боковой поверхности ствола требует выполнения для нее расчетов на противодействие касательным силам морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Широкая лопасть позволяет добиться хорошего восприятия проектных нагрузок даже в грунтах с недостаточной несущей способностью. Это возможно благодаря:

• достаточной площади опирания;
• подбору конфигурации лопастей в соответствии с грунтовыми условиями (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»);
• назначению расстояния между лопастями, шага, угла наклона лопастей (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай») в случае многолопастными модификациями.

Однако и в этом случае свойства основания будут иметь решающее значение. Например, при погружении в грунт с высокой несущей способностью конструкция с лопастью 350 мм может воспринимать нагрузки от 9 тонн и более, тогда как в слабых этот показатель снизится до 2 тонн и менее.

Чтобы точно рассчитать способность винтовой сваи 133 к восприятию нагрузок, подобрать для нее оптимальные конструктивные и геометрические параметры, необходимо иметь четкое представление о грунтовых условиях площадки строительства. Поэтому до начала проектирования рекомендуется провести геологические изыскания на участке.

Кроме того, проектная документация всегда должна предусматривать мероприятия по контролю качества производимых работ. При строительстве промышленных и крупных гражданских объектов выполняются контрольные полевые испытания грунтов натурными сваями. В то же время из-за высокой стоимости данной процедуры, она, даже являясь обязательной, никогда не используется при возведении объектов малоэтажного строительства.

В связи с этим компания «ГлавФундамент» на протяжении нескольких лет проводила исследования, направленные на разработку методики, которая бы упростила задачу по подтверждению несущей способности винтовых свай. В результате путем обобщения большого объема данных была разработана методика производственного контроля несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента (ВКМ), а также разработан и запатентован (Патент № 151668) прибор для измерения ВКМ.