Несущая способность винтовых свай 108

Технология Проектирование Гарантия


Статья рассказывает о несущей способности винтовых свай с диаметром ствола 108 мм в разных грунтовых условиях.

Содержание статьи:

1. Несущая способность сваи или грунта?

2. Несущие свойства грунта

3. Параметры винтовых свай 108

4. Расчет несущей способности фундамента из винтовых свай


1. Несущая способность сваи или грунта?

Выражение «несущая способность винтовой сваи», которое часто используют сегодня, не вполне корректно.

Для любого сооружения способность свай к восприятию проектных нагрузок будет определяться прежде всего несущей способностью грунтов. Конструктивные и геометрические параметры второстепенны, а кроме того, также назначаются на основании данных о грунтовых условиях в пятне застройки и данных о нагрузках от строения.

То есть, если нет понимания, какими характеристиками обладают грунты, в которые будет установлена винтовая свая, говорить о ее несущей способности не имеет смысла. Это касается винтовых свай любых конструкций и типоразмеров, в том числе с диаметром ствола 108 мм.

Необходимый минимум информации о грунтах можно получить, если провести экспресс-геологию – комплекс исследований, использующих методики, разработанные специалистами компании «ГлавФундамент» путем обобщения большого количества данных и в соответствии с требованиями действующих нормативных документов (подробнее «Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

2. Несущие свойства грунта

Несущая способность грунта – один из основных параметров, определяющих, сможет ли основание выдержать нагрузку, передаваемую на него фундаментом здания.

Несущая способность грунта характеризуется нагрузкой (напряжением), которую основание выдерживает, находясь в предельном состоянии, то есть при малейшем увеличении которой происходит разрушение грунта (развитие площадок скольжения). В практике проектирования никогда не приближаются к этому состоянию, так как изменчивость свойств грунта, даже в пределах площадки, довольно высока и однозначно определить это пограничное состояние нельзя. Тем более, по мере приближения нагрузки к предельному значению деформации развиваются с ускорением, так как разрушение грунта в основании (развитие площадок скольжения) происходит не мгновенно, а постепенно.

На любом графике «нагрузка-осадка», полученном при нагружении фундамента, можно условно выделить три зоны, которые характеризуют состояние грунтового основания под нагрузкой. После начала приложения нагрузок деформации увеличиваются по линейному закону, то есть с постоянной скоростью, потому что грунт находится в фазе уплотнения и развитие зон пластических деформаций отсутствует. Затем график принимает криволинейное очертание, то есть при постоянной скорости нагружения деформации происходят с ускорением. Это означает, что в основании образовались и развиваются зоны пластических деформаций (площадки скольжения). Третья зона – когда приращение деформаций происходит без увеличения нагрузок. Это означает, что предельное равновесие нарушено и нагрузка превышает несущую способность основания.

При проектировании объектов нагрузку назначают 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 1 и 2). Это значение является той точкой на графике «нагрузка-осадка», которая лежит в пределах границы между 1 и 2 зонами.

Таблица 1 - Расчетные сопротивления песков R0

Пески

Значения, R0 кПа, в зависимости от плотности сложения песков

плотные

средней плотности

Крупные

600

500

Средней крупности

500

400

Мелкие:

маловлажные

400

300

влажные и 

насыщенные водой

300

200

Пылеватые:

маловлажные

300

250

влажные

200

150

насыщенные водой

150

100


Таблица 2 - Расчетные сопротивления глинистых (непросадочных) грунтов R0

Глинистые грунты

Коэффициент пористости е

Значения R0, кПа, при показателе текучести грунта

I=0

I=1

Супеси

0,5

300

200

0,7

250

150

Суглинки

0,5

350

250

0,7

250

180

1,0

200

100

Глины

0,5

600

400

0,6

500

300

0,8

300

200

1,1

250

100

Несущая способность грунта, при всех прочих равных условиях, растет по мере увеличения глубины его залегания вследствие давления, создаваемого вышерасположенными слоями. 

3. Параметры винтовых свай 108

То, как винтовая свая с диаметром ствола 108 мм будет воспринимать нагрузки в конкретных грунтовых условиях зависит от того, является ли она узколопастной (диаметр лопасти превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза) или широколопастной (диаметр лопасти(-ей) в полтора раза и более превосходит диаметр ствола).

Все узколопастные конструкции воспринимают нагрузки благодаря высокой несущей способности самого грунтового основания, а также рассчитанному количеству витков, шагу и ширине лопасти, которые позволяют учитывать трение по боковой поверхности ствола в полном объеме.

Таким образом, 108 свая с узкой лопастью хорошо проявит себя особо плотных сезоннопромерзающих и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах. Однако из-за значительного трения по боковой поверхности ствола она потребует обязательного выполнения расчетов на противодействие касательным силам морозного пучения (подробнее «Воздействие сил морозного пучения»).

Если грунты характеризуются низкой несущей способностью, то для обеспечения восприятия проектных нагрузок лучше использовать широколопастные сваи. Они будут эффективны благодаря:

Но и в этом случае несущие свойства основания будут иметь решающее значение при определении способности винтовой сваи с диаметром ствола 108 мм к восприятию нагрузок. К примеру, при установке однолопастной сваи с лопастью 300 мм в грунт с высокой несущей способностью она может воспринимать нагрузки до 7 тонн, тогда как в слабых этот показатель снизится до 1,5 тонн.

4. Расчет несущей способности фундамента из винтовых свай

Таким образом, чтобы определить, сможет ли 108-ая свая обеспечить необходимую несущую способность, а также, чтобы назначить оптимальные конструктивные и геометрические параметры конструкции, необходимо иметь четкое представление о грунтовых условиях площадки строительства. Поэтому до начала проектирования рекомендуется провести геологические изыскания на участке.

Расчет фундамента с использованием винтовых свай 108 мм выполняется:

  • аналитически;
  • с использованием математического моделирования.

И в том, и в другом случае следует опираться на существующие нормативные документы.

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.



Была ли информация для Вас полезной?
0
8
0
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме