Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай

Технология Проектирование Гражданское строительство Промышленное строительство Гарантия


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

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 лопастей. В статье мы рассмотрим основные принципы подбора этих показателей и их влияние на способность сваи к восприятию проектных нагрузок.

Ширина и конфигурация

По ширине лопасти сваи делятся на две группы.

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

Широколопастные сваи, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола, что делает возможным использование этой модификации в дисперсных грунтах (подробнее об этих и других модификациях в статье «Классификация винтовых свай»).

Так как современная методика проектирования фундаментов (СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 (с Изменением N 1)») основана на упрощенных моделях взаимодействия грунтов и 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. Для этого необходимо подобрать верную конфигурацию лопасти (а не только диаметр), которая соответствует грунтовым условиям на участке строительства.

Это подтверждается и результатами испытаний, в которых участвовали модификации винтовых свай с лопастью:

a. в 1,25 витка, которая начинается на скошенной части ствола и плавно увеличивается в ширину (наиболее часто встречающаяся конфигурация);

b. аналогичного диаметра, но имеющей конфигурацию, подобранную на основании данных о грунтовых условиях (грунты мягкопластичной консистенции).

Испытания показали, что хотя площадь опирания модели (а) приблизительно на 25% больше, чем у модели (b), ее несущая способность все же оказалась ниже на 20%.

Чем же объясняется довольно широкое применение модели (а)? Важнейшая задача, которую решали конструкторы – облегчение процесса завинчивания. Необходимые же показатели несущей способности обеспечивались увеличением длины, диаметра ствола и лопасти.

Для подбора надлежащей конфигурации лопасти достаточным будет проведение экспресс-геологии (геолого-литологических изысканий), которая позволит определить необходимые характеристики грунтов (больше информации в статье «Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности грунтов»). 

Толщина

Параметр лопасти, подбор которого также должен осуществляться исходя из данных о нагрузках (требований к жесткости и прочности) и данных о коррозионной активности грунтов в пятне застройки на этапе проектирования фундамента – толщина.

Расчеты, выполненные специалистами отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок компании «ГлавФундамент» и подтвержденные результатами испытаний и опытом практического применения, показали, что толщина 5 мм, как правило, является недостаточной, так как в этом случае лопасть оказывается неустойчива к деформации, зачастую не обеспечивает необходимую несущую способность по материалу и т.д. В то же время увеличение толщины металла всего на 1 мм позволяет добиться повышения жесткости на 30%.

Поэтому при строительстве фундаментов капитальных сооружений, а также при строительстве в агрессивных грунтах используются сваи с лопастью толщиной не менее 6 мм.

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. 

Количество

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

Введение второй и последующих лопастей само по себе не повышает несущую способность. Эффективность многолопастных конфигураций обеспечивается выполнением математического моделирования работы сваи под нагрузкой в системах автоматизированного проектирования, в ходе которого подбираются расстояние между лопастями, их шаг и угол наклона для конкретных грунтовых условий. Если эти параметры рассчитать неверно, то свая не только не улучшит свои показатели несущей способности, но будет уступать в восприятии проектных нагрузок даже однолопастным модификациям (больше информации о двухлопастных конструкциях в статье «Особенности применения двухлопастных винтовых свай под различные строения»). 




Была ли информация для Вас полезной?
64
0
3

Статьи по теме