Основные характеристики винтовых свай с диаметром 108 мм, цена и сфера применения

Винтовые сваи нагрузка и расчеты

Частые вопросы на начальном этапе строительства: “Какую нагрузку несут винтовые сваи с литым наконечником? Какой диаметр свай выбрать для фундамента деревянного дома, террасы, бани и т.п…?“

Выбирая винтовые сваи, необходимо учесть все возможные конструктивные особенности строения. Нужно учитывать материалы из которых строится ваше здание, его особенности и конструкция — результат этих калькуляций: нагрузка сооружения на свайно-винтовой фундамент. Калькуляцию нагрузок, делают с небольшим, но запасом.

Винтовые сваи с обеспечением несущей способности, выдерживают следующие нагрузки:

Тип винтовой сваи	Нагрузка на сваю не менее, тн
СВЛ-57	1
СВЛ-76	2
СВЛ-89	2,5
СВЛ-108	5
СВЛ-133	8
СВЛ-159	15
СВЛ-219	20
СВЛ-325	30

Самые популярные стальные сваи используемые в загородном строительстве каркасных домов, а также домов из бревна и бруса — это винтовые сваи СВЛ-89 и винтовые сваи СВЛ-108. Их длина зависит от грунта на строительном участке. Самый популярный и часто используемый размер – 108мм при длине сваи 3 метра.

Для строительства сооружений из газобетона или кирпича, используют винтовые сваи типа СВЛ-133 и выше.

Расчет свайно-винтовых фундаментов

Расчет свайно-винтовых фундаментов выполняется по предельным состояниям 1-ой и 2-ой группы. Расчет 1-ой группы для предельных состояний производят по:

• прочности материала свай и свайных ростверков;
• несущей способности грунта основания свай;
• несущей способности оснований свайных фундаментов;
• если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами или крутопадающими слоями грунта и т.п.

Расчеты по предельным состояниям 2-ой группы производят по:

• осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
• перемещениям свай (горизонтальным углам поворота головы свай) вместе с грунтом основания от действий горизонтальных нагрузок и моментов.

Особенности процесса проектирования свайного фундамента

Для того, чтобы определить, как правильно производить расчет нагрузок свайного фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

1. при глубине залегания в 1,7 метра, учитывают: общий вес сооружения, который будет оказывать нагруки на фундамент и грунт;
2. фактический вес, который включает в себя: вес стен, вес перекрытий и потолков, вес крыши, кровельного покрытия, фасадной и внутренней отделки;
3. расчет полезной нагрузки, которая создается при эксплуатации дома (по СНиП для жилого дома равна 150 кг/м²). К такой нагрузке можно отнести: вес мебели, людей, вещей и бытового оборудования;
4. снеговая нагрузка, которая рассчитывается из справочных данных по региону строительства;
5. коэффициент запаса (обычно используется равным 1,1);
6. грузонесущая способность грунта на том месте, где происходит установка фундамента;
7. глубина для залегания одной опоры (принимается за 1,7 метра – оптимальное значение для грунта из плотной глины).
8. винтовая свая 76*200*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка составляет 2000 кг;
9. 89*250*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 3000 кг;
10. 108*300*2500 мм – расчетная минимальная нагрузка 5000 кг.

Порядок вычислений

Всегда первый шаг в любой работе – это проектирование.

Для проведения расчетов можно использовать стандартизированную методику для винтовых свай, описанную в СНиП 2.02.03–85. В ее основе лежат данные по геодезическим исследованиям конкретного участка земли.

В них входят следующие сведения:

• описание рельефа участка;
• состав и плотность грунта;
• уровень залегания грунтовых вод;
• глубина промерзания почвы;
• посезонный уровень осадков в регионе застройки.

При помощи этих данных вычисляется количество винтовых свай для фундамента (К).

Для расчетов понадобятся такие показатели:

• общая нагрузка на фундамент (Р), представляющая собой сумму масс всех использованных материалов;
• коэффициент надежности (к), являющийся корректирующим показателем для значения общей нагрузки на сваи;
• несущая способность грунта – табличное значение;
• площадь пяты сваи, находящаяся в прямой зависимости от ее диаметра, – табличное значение;
• максимально допустимая нагрузка (S), показатель для одной сваи – табличное значение.

Коэффициент надежности (к) коррелирует с общим количеством свай и имеет соответствующие значения:

• к=1.4, если свай от 11 до 22 штук;
• к=1.65 – от 5 до 10 штук;
• к=1.75 – от 1 до 5 штук.

На каждую сваю ложится нагрузка, равная общей нагрузке, деленной на количество опор. Чем их меньше, тем сильнее нагрузка на одну сваю и тем быстрее она приходит в негодность, а вместе с ними весь фундамент и дом.

При помощи приведенной формулы, коэффициента для винтовых свай расчет нагрузок и дальнейшее строительство не сопряжено с особыми трудностями.

При окончательных расчетах необходимо распределить нагрузки под несущими конструкциями и критическими точками с излишним давлением на фундамент с учетом:

• типа свай (висячих или стоек);
• массы;
• значения кренового усилия.

Требования к качеству свай

Изделия должны соответствовать следующим требованиям:

Для изготовления винтовых свай надлежит использовать новую сталь не подверженную коррозийным изменениям.

Не допускается наличие на стержне сварных швов.

Лопасти должны иметь симметричную форму установленных размеров (диаметр от 30 см, толщина – не менее 0,5 см).

Учитывая, что винтовые сваи вкручиваются в почву с приложением значительных усилий, особенно это касается участков со слежавшимся или каменистым грунтом, особое внимание следует уделять прочности стержня.
Все элементы свайного винтового фундамента должны пройти предварительную очистку пескоструйным аппаратом, а также обработаны специальными средствами для предупреждения развития коррозийных процессов. Тщательная обработка металлических элементов от коррозии поможет увеличить прочность и надёжность возведенного фундамента в целом.

133-мм

Данный тип свай обладает самой высокой несущей способностью, превышающей 6 т на одну опору. Они могут использоваться для возведения массивных особняков, коттеджей и загородных домов из кирпича, камня или монолитного железобетона. Заглубление опор, имеющих такой диаметр, на сколько-нибудь значительную глубину без спецтехники невозможно из-за большой массы сваи и увеличенной силы сопротивления грунта.

На видео показано, как можно самостоятельно с применением подручных материалов и инструментов сделать лёгкие винтовые сваи для забора. Впрочем, опоры подобной конструкции вполне подойдут и для строительства лёгких хозяйственных построек: бани, сарая и гаража.С помощью винтовых свай можно создать недорогое и, главное, прочное и долговечное основание для малоэтажной постройки практически любого типа. Необходимо лишь правильно произвести вычисления общего веса будущего строения и в соответствии с этим правильно выбрать тип опоры.

https://youtube.com/watch?v=FDEaoSYBIjorel%3D0%26amp%3Bcontrols%3D0%26amp%3Bshowinfo%3D0

• moifundament.ru
• nafundamente.ru
• stroykarecept.ru
• kakfundament.ru

Достоинства и недостатки

Основное преимущество в скорости возведения фундамента и доступности (дешевле, в сравнении с ленточным, плитным и т.п.). Стержни имеют высокую несущую способность, но многоэтажные сооружения или из тяжелых материалов (кирпич) возводить с их помощью не рекомендуется.

Плюсы:

• минимум земельных работ, простота технологии;
• применяются для строительства сооружений на болотистых, наклонных почвах;
• строительные работы можно продолжить сразу после установки свай;
• модернизация, то есть возможность расширения строящегося здания путем добавления свай;
• независимость от уровня прохождения грунтовых вод;
• устойчивость к морозам;
• подполью обеспечивается качественная вентиляция. По этой причине фундаменты на сваях нередко делают для деревянных построек;
• долговечность. Качественные стержни, обработанные против коррозии, способны прослужить более 50 лет;
• возможность ручного ввинчивания опор;
• сваи весят меньше, чем конструкции из железобетона, поэтому исключаются просадки;
• ремонтопригодность.

Минусы:

• отсутствует конструктивная возможность обустроить подвал или цокольный этаж;
• дополнительные расходы на утепление подпольного пространства;
• сложность или даже невозможность возведения на каменистом или скалистом грунте;
• воздействие коррозии на металл (если поблизости есть источники блуждающих токов).

Усиление несущей способности ВС

Дополнительное усиление ВС заключается в том, что внутреннюю полость опоры заполняют жидким раствором бетона. После того как верхушки свай были срезаны до проектной отметки, внутрь стволов заливают бетон.

Сваю заполняют раствором слоями по 50 — 70 см. Каждый слой тщательно трамбуют. Если диаметр ствола позволяет опустить внутрь сваи гильзу электрического вибратора, трамбовку слоёв бетона делают без особых физических усилий. Через узкую горловину бетон трамбуют отрезком арматуры либо другим штырём.

В многочисленных источниках информации можно найти массу таблиц и справочного материала по определению несущей способности винтовых свай. Наряду с этим, будет полезно поинтересоваться у хозяев соседних домов, как ведут себя фундаменты их строений на винтовых опорах, и какого размера были применены ВС.

Когда актуальны такие основания

Если строительная площадка отличается высоким уровнем грунтовых вод, если в зимнее время почва начинает пучиниться, тогда свайный фундамент это то, что нужно. В холодное время почвы могут подниматься. Если же усилие на опоры ниже, чем сила подъема почвы, тогда основание еще поднимется.

Весной этот грунт осядет, что приводит к проседанию здания. Эти процессы редко проходят относительно равномерно, поэтому могут образовываться трещины. Стоит учесть, что монтаж основания ниже уровня промерзания грунтов не защитит здание от пучения грунтов.

Варианты свай

Решить эту проблему можно лишь при помощи свайной технологии. Сегодня существуют разные сваи. Их применяют на участках, где грунт не обладает плотностью, на торфяных площадках, а еще там, где грунт промерзает достаточно глубоко.

Свайные технологии

В современном строительстве используется несколько видов свайных технологий, отличающихся друг от друга типом свай и способом их заглубления. Свайные фундаменты используются как в частном малоэтажном строительстве, так и при возведении массивных заводских цехов, жилых многоэтажек или крупных торговых к применению данной технологии служат:

• Недостаточная прочность почвы – болотистые и насыпные грунты.
• Высокий уровень подпочвенных вод, что чревато сезонным пучением грунта.
• Необходимость минимизировать сметные расходы путём сокращения объёмов земельных работ.

Жилой дом на свайных опорах По методу своего заглубления свайные стойки могут быть:

• Забивными, когда углубление в толщу грунта происходит при помощи внешнего воздействия на опору. Это могут быть удары копра, вибрационное воздействие или вдавливание в почву.
• Буронабивными. В данном случае по периметру будущей постройки производится бурение скважин, которые впоследствии заполняются бетонным раствором.
• Винтовыми. Углубление винтовых свай происходит за счёт спиралевидной формы их наконечника, при помощи механического или ручного сваекрута.

Винтовые сваи являются на сегодня наиболее востребованным видом опор для частного строительства благодаря целому ряду преимуществ. Прежде всего, «винтовая» методика предусматривает максимально простую технику заглубления опор. Опускаются в почву они при помощи вращения, работая подобно буру.

Конструкция винтовой опоры Для установки же забивных или буронабивных свай требуется привлечение дорогостоящей техники со специальными приспособлениями. Благодаря простоте монтажа винтовых свай значительно увеличивается и скорость строительства, что является немаловажным плюсом в условиях ограниченного по времени строительного сезона.

Другим преимуществом является простота изготовления винтовых свай – сделать их можно в домашних условиях из обрезков толстостенной трубы (для стойки) и листового металла (для спиралевидных лепестков).

Какие бывают сваи

Различают несколько видов этих изделий. Это:

• литые изделия;сварные сваи.

Сварная опора — это труба диаметром от 57 до 325 мм или более. С одной стороны – острый конус и лопасть.

Сталь имеет свойство коррозировать, поэтому изделие покрыто защитными составами. Непосредственно лопасть и сам конус производятся при помощи резки с применением плазменной технологии. Эти детали отличаются точностью изготовления и качеством обработки.

Есть и более крупные опоры. Их используют преимущественно на промышленных объектах. Для частного строительства популярен размер 108 мм.

В свою очередь классификация винтовых свай предусматривает несколько типов сварных изделий:

1. Для устройства фундамента на каменистых почвах – обеспечивает отличное сцепление с почвой.В малоэтажных частных домах открытого типа – это базовая деталь с круглыми лопастями под обыкновенный тип грунта.Для небольших строений с закрытым наконечником. Здесь лопасти более крупных размеров. Предназначены под любые грунты.

Сваи винтовые

Литое изделие используют в стандартном размере — 108 мм.

Данная опора имеет значительную степень прочности. Цены на такие опоры значительно выше, чем на сварные, однако эти разновидности винтовых свай имеют множество достоинств. Это необыкновенная прочность, опоры изготовлены из стали, более надежны.

Литые изделия тоже делятся на типы:

• для монтажа на талых почвах или же обводненных;для почв в состоянии вечной мерзлоты;для частного малоэтажного строительства.

Несущая способность винтовой сваи: расчёт

Несущая способность винтовых свай находится путём умножения площади опоры на несущую силу грунта. Рассмотрим этот расчёт на примере винтовой сваи 133, погружённой в глинистую почву:

1. Сначала найдём площадь опоры. Используя табличные данные, узнаём, что диаметр винта равен 30 см, таким образом, площадь подошвы равна: 15х15х3,14=706,5 см².
2. Теперь воспользуемся таблицей, чтобы определить несущую возможность грунта. Для глинистых почв она равна 6 кг/см².
3. Теперь находим несущую способность свайных элементов: 706,5х6=4,2 т.

Вывод: один свайный элемент модели 133, с глубиной погружения в глинистую почву на 2-2,5 м, может выдержать нагрузку в 4,2 т.

Винтовые сваи

Как учесть надёжность конструкции при расчётах?

Однако описанный в середине статьи расчёт является приближённым. В нём не учитывается показатель запаса прочности деталей. Для этого необходимо произвести итоговый расчёт по формуле: N=F/Y, где N – искомая нагрузка, F – её приближённое значение, полученное вышеописанным способом расчёта, Y – коэффициент запаса прочности. Последний показатель зависит от правильности расчётов и числа свайных элементов. Его подбор осуществляется по таким параметрам:

• при числе элементов равном 5-20 шт, коэффициент составляет 1,75-1,4 (в данном случае должен использоваться низкий ростверк на подвесных опорах);
• коэффициент 1,25 используется при проведении испытаний на эталонном свайном элементе и является приблизительным;
• для проведения более точных испытаний используется коэффициент равный 1,2.

Пример: в продолжение нашего расчёта для свайного элемента модели 133 найдём уточнённую несущую способность: 4,2/1,2=3,5 т. Этот показатель будет использоваться при проведении точных инженерно-геологических исследований. Если же используются усреднённые табличные показатели, то искомая величина равна 4,2/1,75=2,4т.

Винтовые сваи: габариты

Определяем максимальную несущую способность одного свайного элемента

Чтобы найти максимальную несущую способность одного свайного элемента, потребуются сразу несколько данных. Для наглядности возьмём следующие показатели:

1. Установка свай будет выполняться на песчаных грунтах с несущей способностью 15 кг/см².
2. Используется опора модели 219 с диаметром подошвы 600 мм.
3. Поскольку у нас будут использоваться не больше пяти свай в поле, а несущая способность грунта определена точно, используем коэффициент равный 1,75.

Максимальную несущую способность вычисляем следующим образом:

1. Находим площадь опоры винтовой сваи: 30х30х3,14=2826 см².
2. Вычисляем приближённый показатель несущей способности: 2826х15=42,4 т.
3. Теперь определяется точная несущая способность винтовых свай: 42,4х1,75=24,23 т.

Вывод: несущая способность одного элемента винтовых свай с диаметром опоры 300 мм составляет чуть больше 24 тонн. То есть допустимые нагрузки (вес стен, перекрытия, мебели и т.п.) на опоры при такой глубине залегания не должны превышать 24 тонны. Как видите, правильно рассчитанная несущая способность винтовых свай гарантирует, что наш фундамент выдержит вес перекрытий, стен, ветровую и снеговую нагрузку.

Винтовые сваи

Винтовые сваи

Расчет ростверка

Свайное основание может выполняться с ростверком и без него. Часто строение устанавливается на сваи нижней обвязкой. Ростверком называется горизонтальная железобетонная балка, которая необходима для распределения нагрузки между всеми элементами основания. Он может быть как сборным, так и в виде монолитной ленты. Марка бетона, используемая для их изготовления, не должна быть ниже 150.

Перед началом создания ростверка необходимо точно рассчитать его размеры. Чаще всего ширина составляет 40 см, а высота – 30. Чтобы конструкция была достаточно жесткой, она армируется стальными прутьями, диаметр которых составляет от 10 до 12 мм. Они соединяются между собой при помощи вязальной проволоки. Между элементами арматуры должно оставаться не меньше 2,5 см.

Что такое винтовая свая

Винтовые сваи Назначение такого вида опор заключается в том, чтобы, минуя слабые слои почвы, передать нагрузку от здания через ВС на плотное грунтовое основание. Прохождение опоры через грунт достигается её вращением. Винт сваи входит в почву, как штопор в пробку.

ВС представляет собой цельносварную металлоконструкцию, состоящую из трёх частей: ствола (металлическая труба), конического наконечника и лопасти.

Ствол

Опорной частью сваи является ствол, который представляет собой металлическую трубу. Длина трубы определяется путём специальных вычислений на основе геологических изысканий. Изыскательские работы дают представление, на какой глубине залегают плотные слои грунта. От этого зависит длина ствола. Размер длины ВС должен быть такой, чтобы конец сваи смог войти в несущий слой почвы на глубину 50 – 70 см.

Конический наконечник

Концевой наконечник в виде конуса делают литым или цельносварным. Острый конец сваи облегчает вхождение опоры в грунт.

Стволы опор со срезанным концом

Некоторые производители изготавливают стойки диаметром 58 мм без острого наконечника. Конец ВС обрезают под углом 45о. Эллипсное отверстие заваривают стальным листом.

Лопасти

На конце винтовой опоры приваривают одну или две лопасти. Чем больше диаметр ствола опоры, тем больше размер лопастей. Лопасти врезаются в грунт, и при вращении ствола вокруг своей оси, опора продвигается по вертикали вниз до проектной отметки.

Этапы производства

Изготовление металлических стержней – несложный процесс, если имеется необходимое оборудование.

Процесс выглядит следующим образом:

1. На режущем оборудовании формируют заготовки.
2. Берут листовой прокат 4 – 5 мм и при помощи лазерной резки делают из него заготовку под будущую лопасть.
3. Вал и лопасть формируют на загибочном станке.
4. Сваривают лепестки конуса, присоединяют лопасть к валу.
5. Стержень очищают от сварных швов, окалины, обезжиривают – готовят к антикоррозийной обработке.
6. Вручную обрабатывают сваю двухкомпонентным эпоксидно-виниловым составом, защищающим от ржавчины. На этом же этапе наносят эмалевую грунтовку – для защиты металла от ржавчины и электропроводности.
7. Изделия сушатся в специальной камере 3 – 4 часа.
8. На заключительном этапе проверяют качество продукции и готовят к отправке.

Расчет необходимого количества свай

Для расчета количества винтовых свай для фундамента требуется два параметра:

• несущая способность одной сваи;полная нагрузка на фундамент.

Необходимое количество опор равно частному от деления полной нагрузки на несущую способность одной сваи.

Как определяется несущая способность сваи, мы уже разобрали.

Осталось подсчитать общую нагрузку. Для этого складываются веса абсолютно всех строительных материалов, которые будут использованы при строительстве. К полученному результату надо прибавить ветровую и снеговую нагрузки – это и будет полная нагрузка на несущее основание.

Поскольку расчетная часть строительства проводится до начала строительства, необходимо теоретически определить потребность в материалах.

На эскизе должно быть указано, какой материал будет применяться при возведении того или иного элемента постройки. Подсчитав площадь каждого из них, можно подсчитать вес материала, необходимого для его устройства.

Иногда площади бывает недостаточно, тогда методом ее умножения на толщину элемента определяется его объем. Умножив объем на плотность строительного материала, можно узнать его вес.

Снеговые и ветровые нагрузки принимаются в зависимости от региона строительства. Их нормативные величины можно найти в строительной справочной литературе или в тех же СНиПах.Они даются из расчета на 1 кв. м крыши.

Чтобы подсчитать нагрузку для конкретного случая строительства, надо норму умножить на площадь крыши.Вам предстоит кропотливая работа по определению необходимого количества винтовых свай для фундамента: расчет нагрузки отнимает много времени, особенно у неопытных строителей. Но только таким образом можно рассчитать нагрузку на сваи правильно.Последним действием вашего расчета будет деление полной нагрузки на несущую способность сваи. Таким образом вы узнаете, сколько свай вам необходимо завинтить в грунт, чтобы ваша постройка стояла крепко.

Пример расчёта фундамента на винтовых сваях

Прежде чем приступить к расчёту свайного основания дома, необходимо подготовить исходные данные. В этот перечень входят следующие показатели:

• дом из бруса площадью 12х15 м;
• общий вес строения с полезной нагрузкой равен 90 тн;
• снеговая нагрузка на кровлю дома – 10 тн;
• винтовые сваи 108х2500 мм и 89х2500 мм;
• швеллер № 20 (ширина стенки 200 мм) для ростверка;
• глубина залегания несущего слоя грунта – 1700 мм;
• глубина промерзания почвы – 250 мм;
• уровень грунтовых вод – 1100 мм.

Исходя из этого, производят расчёт фундамента на ВС для деревянного дома. Расчёт осуществляют в следующем порядке:

• определяют оптимальное количество ВС. Сваи считают по количеству углов внешнего периметра здания, в точках пересечения внутренних и внешних стен;
• минимальное расстояние между опорами должно быть не более 3-х м;
• для основного фундамента потребуется 30 свай диаметром 108 мм, для веранды – 6 опор диаметром 89 мм;
• 108-я свая рассчитана на нагрузку от 4 до 7 тн. Минимальная общая нагрузка составит 30 х 4 = 120 тн. Фактическая общая нагрузка составляет (90 тн + 10 тн) 100 тн. Запас прочности – 20 тн;
• глубина погружения ВС – 2000 мм. Средняя высота наземной части – 500 мм;
• с учётом уклона рельефа местности и нивелирования наземной высоты ВС, высота цоколя будет составлять 400 мм;
• ростверк устраивают из приваренного швеллера к верхним концам свай. Швеллер приваривают полками вниз. Для обвязки ВС понадобится 120 п.м металлопрофиля.

Заключение

Составляя проект, выбирают параметры фундамента и придерживаются установленных значений. Только так можно добиться оптимального соотношения между качеством полученного результата и финансовыми затратами на строительство основания.

При этом расчет фундамента у неопытного застройщика может вызвать затруднения, что приведет к ошибкам и нарушениям технологии. Поэтому, собственнику, который не имеет опыта и квалификации в данной сфере, стоит доверить проектные расчеты профессионалам. Любые отклонения в процессе строительства должны быть согласованы с инженерами, которые проводили расчеты.