Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай

Технология Проектирование Гражданское строительство Промышленное строительство Гарантия


Время чтения: 6 минут Интересно, но нет времени читать?

Отправка на почту статьи


Нажимая кнопку "Получить", я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями



Современная методика проектирования фундаментов из винтовых свай при определении несущей способности лопасти учитывает ее диаметр, но не использует в расчетах конфигурацию, толщину металла и количество. В статье мы рассмотрим основные принципы подбора этих показателей и их влияние на способность сваи к восприятию проектных нагрузок.

Содержание статьи:

1. Ширина и конфигурация

2. Толщина

3. Количество


1. Ширина и конфигурация

Узколопастные сваи с диаметром лопасти, превосходящим диаметр ствола менее чем в полтора раза, используются в особо плотных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых грунтах, так как их несущая способность обеспечивается прежде всего трением по боковой поверхности ствола. Конструктивные параметры (ширина лопасти, количество витков и шаг между ними) подбираются индивидуально на основании данных о грунтовых условиях и о нагрузках от строения.

Широколопастные сваи – конструкции, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола, что делает возможным использование их в дисперсных грунтах (подробнее «Классификация винтовых свай»).

Так как современная методика проектирования фундаментов (СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты») основана на упрощенных моделях взаимодействия грунтов и винтовых свай (модель Мариупольского для анкеров), разработанных еще в 60-ых годах XX века и не учитывающих целый ряд особенностей работы винтовой сваи, именно увеличение диаметра лопасти (площади опирания) рассматривается сейчас как один из основных способов повышения несущей способности сваи.

Хотя диаметр лопасти и влияет на несущую способность сваи, он не является ключевым фактором. Не менее важно добиться минимального нарушения структуры грунта во время погружения, так как это обеспечит включение в работу сваи максимального объема околосвайного массива грунта естественного сложения. Для этого необходимо подобрать верную конфигурацию лопасти, которая соответствует грунтовым условиям на участке строительства.

Рассмотрим две конструкции с лопастью:

  1. в 1,25 витка, которая начинается на скошенной части ствола и плавно увеличивается в диаметре (наиболее часто встречающаяся конфигурация);
  2. аналогичного диаметра, но имеющей конфигурацию, подобранную для грунтовых условий соответствующего типа.

Работа этих свай подробно исследована отделом НИОКР компании «ГлавФундамент» в рамках испытаний, проводившихся на опытном полигоне.

Обе конструкции были погружены на площадке, сложенной глинистыми грунтами мягкопластичной консистенции. Хотя совокупная площадь поверхности лопасти первой сваи была выше, по результатам проведения статических испытаний большую несущую способность (на 20 %) показала вторая конструкция. Это можно объяснить тем, что лопасть в 1,25 витка при погружении в большей степени рыхлит грунт, что в итоге приводит к снижению несущей способности.

Само конструктивное исполнение однолопастной винтовой сваи с лопастью в 1,25 витка, расположенной на конусе, обусловлено необходимостью облегчения погружения, так как основная область применения таких конструкций – энергетическое строительства. Сваи использовались преимущественно со стволами больших диаметров (159 мм и более) и лопастями более 400 мм. Снижение крутящего момента позволяло использовать более легкую и маневренную технику. Несущая способность при этом обеспечивалась увеличением длины и диаметра ствола.

Конфигурации лопастей винтовых свай для разных грунтовых условий

Свая с конструктивными параметрами, соответствующими тем грунтовым условиям, в которых она будет работать под нагрузкой, хоть и требует несколько большего крутящего момента (относительно аналогичной сваи с лопастью в 1,25 витка), в итоге обеспечивает большую несущую способность при меньшей материалоемкости.

Для подбора надлежащей конфигурации лопасти достаточно провести экспресс-геологию (геотехнических и геолого-литологических исследований), которая позволит определить необходимые характеристики грунтов (подробнее «Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

2. Толщина

Подбор этого параметра должен осуществляться на этапе проектирования фундамента исходя из данных о нагрузках (требований к жесткости и прочности) и данных о коррозионной агрессивности грунтов в пятне застройки.

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

Практический опыт применения винтовых свай компании «ГлавФундамент», подтвержденный результатами испытаний, показывает, что толщина 5 мм, как правило, является недостаточной для обеспечения требуемой жесткости, так как в этом случае лопасть подвержена значительным деформациям. Достижение требуемой несущей способности происходит при значительных осадках сваи (более 25-30 мм), что не отвечает требованиям по обеспечению предельных осадок зданий и сооружений.

Этим и объясняется, что компания ГлавФундамент при строительстве фундаментов капитальных сооружений (в том числе объектов ИЖС), а также при строительстве в агрессивных грунтах применяет лопасть толщиной не менее 6 мм. Увеличение толщины металла всего на 1 мм позволяет добиться повышения жесткости сечения на 70 %, а прочности – на 40 %.

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

3. Количество

Подбор этого параметра актуален только для широколопастных свай, так как узколопастные всегда имеют только одну лопасть, которая отличается количеством витков (рассчитывается при определении несущей способности).

Классификация винтовых свай: однолопастные и многолопастные винтовые сваи

Само по себе введение второй и последующих лопастей не обеспечивает пропорционального повышения несущей способности (в два, три и более раз). Эффективность многолопастных модификаций обеспечивается подбором расстояния между лопастями, их шага и угла наклона в конкретных грунтовых условиях. Если эти параметры рассчитать неверно, то свая не только не улучшит свои показатели несущей способности, но и будет уступать при восприятии горизонтальных нагрузок даже однолопастным конструкциям (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).



Была ли информация для Вас полезной?
86
5
8
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме