Особенности расчета двухлопастных винтовых свай

Технология Проектирование Гражданское строительство Гарантия Промышленное строительство


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

Гарантирует ли увеличение количества лопастей повышение несущей способности сваи? В статьей мы рассмотрим особенности расчета двухлопастных винтовых свай. 

Конструкции винтовых свай

Основные существующие конструкции винтовых свай: 

  • широколопастные для сезонно промерзающих дисперсных грунтов (с одной или двумя и более лопастями); 

  • узколопастные для многолетнемерзлых (вечномерзлых), особо плотных, крупнообломочных грунтов и грунтов с включениями.

Широколопастные сваи с одной лопастью в 1,25 витка, начинающейся на скошенной части ствола и плавно увеличивающейся в ширину, как показывает многолетний отечественный опыт фундаментостроения, не всегда могут справиться с задачами, которые перед ними ставят, что приводит к необходимости увеличения их числа в конструкции фундамента и удорожанию строительства. Отечественный ученый В.Н. Железков, сделавший огромный вклад в развитие технологии, утверждал: «...Для обеспечения повышенной прочности, целесообразно проектировать двухвитковые сваи» (из книги «Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства»).  Он пришел к выводу, что двухвитковая лопасть увеличивает несущую способность сваи (как при сжатии, так и при выдергивании) на треть, улучшает восприятие боковых нагрузок и снижает материалоемкость – длина может быть уменьшена, но характеристики не изменятся.

Повышение несущей способности в случае увеличения количества витков с 1,25 до 2 действительно подтверждается как расчетами, так и результатами испытаний. Но так как само решение основывалось на упрощенных моделях взаимодействия грунтов (модель Мариупольского для анкеров), разработанных еще в 60-х годах XX века и не учитывающих целый ряд особенностей работы винтовой сваи, повышение способности к восприятию проектных нагрузок достигалось только за счет увеличения площади опирания лопасти.

Современные исследования, в том числе зарубежные, показывают, что несущая способность сваи в не меньшей степени зависит от конфигурации и количества лопастей (подробная информация в статье «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Учитывая данные факты, компания «ГлавФундамент» приступила к изучению принципов работы двухлопастных свай в условиях воздействия разных типов нагрузок. 

Обоснование использования двухлопастных винтовых свай

Проведенные исследования показали, что иногда у двухлопастных модификаций может наблюдаться «обратный эффект»: введение второй лопасти только ухудшает работу конструкции, в частности, увеличивая осадку. Такие сваи уступают в восприятии проектных нагрузок даже дезаксиальным однолопастным с лопастью в 1,25 витка.

Дело в том, что конструктивные параметры двухлопастных свай (диаметр лопастей, их шаг и соотношение) – величины не постоянные, а сложным образом зависящие от характеристик грунтовой среды и характера нагрузок, действующих при эксплуатации здания. Поэтому введение второй лопасти без предварительных расчетов, учитывающих все указанные условия, не обеспечивает положительный эффект.

Двухлопастные модификации правильной конструкции действительно имеют преимущества при воздействии следующих видов нагрузок: 

  • на сжатие и выдергивание в 2 и более раз; 

  • при боковых нагрузках в 4 и более раз; 

  • при динамических (переменных) нагрузках в 2 и более раз. 

Более того, было установлено, что при достижении критической нагрузки они не уходят «в срыв», как однолопастные конструкции с лопастью в 1,25 витка, а продолжают набирать несущую способность.

Такие показатели достигаются благодаря включению в работу сваи значительного объема околосвайного массива грунта ненарушенной структуры и мобилизации сил трения по стволу.

Вся информация о нагрузках, необходимая для расчета двухлопастных винтовых свай, содержится в проектной документации объекта. А для получения данных о грунтах достаточным будет проведение экспресс-геологии, подробнее о которой Вы можете узнать в разделе «Экспресс-геология (геолого-литологические изыскания) и измерения коррозионной активности грунтов».

Вторая лопасть – размещать за глубиной промерзания, или нет?

Вопросы вызывает еще один аспект, связанный с применением двухлопастных модификаций – расположение верхней лопасти за глубиной промерзания.

Часто пригружающая сила и удерживающая сила нижней лопасти компенсируют негативное воздействие морозного пучения, однако полностью исключить вероятность необходимости погружения верхней лопасти за глубину промерзания нельзя. Поэтому после проведения геолого-литологических изысканий, в случае выявления сильно пучинистых грунтов, необходимо выполнить расчеты на противодействие силам морозного пучения. 




Была ли информация для Вас полезной?
74
1
1

Статьи по теме