Меню

Методика расчета
несущей способности
винтовых свай

Практический эксперемент

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектно-конструкторских и строительных организаций, занимающихся проектированием и возведением фундаментов.


Настоящие рекомендации разработаны с целью создания документа, устанавливающего требования по проектированию фундаментов из винтовых свай и обеспечения необходимого уровня надежности возведения и эксплуатации фундаментов из них. В рекомендациях учтены требования действующих нормативных документов на территории России по вопросам проектирования и устройства свайных фундаментов.
Рекомендации разработаны на основе выполненных комплексных исследований по определению несущей способности и осадки винтовой сваи, позволяющих в совокупности прогнозировать и программировать процессы взаимодействия винтовых свай с грунтовым основанием при различных траекториях их загружения.

Широкое внедрение многовитковых свай в практику строительства возможно при проведении экспериментальных и расчетно-теоретических исследований с определением несущей способности свай, экспериментальным путем и расчетным с использованием действующих нормативных документов.

Испытательный стенд "Циркон"

Согласно программе исследований был разработан испытательный стенд, для испытания винтовых свай в натурных (полевых) условиях.

"Циркон" - представляет собой сборно-разборную металлическую стержневую конструкцию перамидального типа с треугольным основанием, рассчитанную на нагрузку 30 тнс. При натяжении муфт длина стержней может регулироваться в диапазоне нескольких десятков сантиметров, что обеспечивает точность совмещения крепежного соединения с сваей, а так же соосность приложения нагрузки на испытываемую сваю.
Нагрузка на сваи осуществляется с помощью гидравлического домкрата грузоподъемностью 25т.

Для измерения осадки опытной сваи применяется механические приборы: ИЧ-50; ИЧ-10-2М; прогибомер ПМ-3 и др.

Полевые испытания свай проводят в соответствии с ГОСТ 5686-94 для определения несущей способности и перемещении (деформаций) с последующим сравнением полученных данных с расчетными. Согласно ГОСТ 5686-94 сваи в полевых условиях испытывают следующими видами нагрузок: статической — осевое вдавливание, горизонтальное перемещение и осевое выдергивание свай (для всех видов свай, кроме бетонных).

Теоретический расчет

1. Общие положения.
Настоящее Руководство составлено с учетом требований соответствующих глав СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», на основании результатов полевых испытаний вдавливающими и выдергивающими нагрузками. Предназначено для расчета несущей способности по грунту буро-завинчиваемых и многовинтовых свай фундаментов зданий и сооружений нормального и пониженного уровней ответственности в обычных грунтовых условиях. Свайные фундаменты, предназначенные для строительства на вечномерзлых, просадочных и набухающих грунтах, на подрабатываемых территориях, на площадках с наличием неблагоприятных инженерно-геологических процессов, в сейсмических районах и других особых условиях, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых соответствующими нормативными документами к проектированию и строительству в этих условиях. Допустимую расчетную нагрузку на сваю N следует определять в соответствии с п. 3.10 СНиП 2.02.03-85 (п. 7.1.11 СП 24.13330.2011).
2. Сбор исходных данных.
Данные инженерно-геологических изысканий:
– наименование грунтов (песчаные, пылевато-глинистые грунты и др.);
– φ – расчетное значение угла внутреннего трения грунта, градусы, по результатам инженерно-геологических
изысканий, а также приложения В ДБН В.2.1-10-2009 (приложение 1 СНиП 2.02.01-83);
– С1 – расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа (тс/м2), по результатам инженерно-
геологических изысканий, а также приложения В ДБН В.2.1-10-2009 (приложение 1 СНиП 2.02.01-83);
– γ1 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов (плотность), залегающих выше лопасти сваи, по
результатам инженерно-геологических изысканий;
– плотность песчаных грунтов (средней плотности и плотные), по результатам инженерно-геологических изы-
сканий;
– IL – показатель текучести пылевато-глинистых грунтов, по результатам инженерно-геологических
– е – коэффициент пористости, по результатам инженерно-геологических изысканий.
Расчетная схема
3. Расчет несущей способности свай по грунту.
Несущую способность Fd кН (тc), буро-завинчиваемой, а также многовинтовой сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и
длиной L < 10 м, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле:
Fd = Sinβ х Σ [ γс х ( a1 х С1 + a2 х g1 х hi ) х А ] + γс х U х ƒi х ( Hi – d ),
где β – угол между вертикальной осью сваи и плоскостью винта сваи (см. раздел 2);
γс – коэффициент условий работы соответственно для сжимающей и выдергивающей нагрузок, принимаемый
по табл. 1;


a1, a2 – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 2 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ (см. раздел 2) (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d – см. раздел 2);

С1 – расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа (тс/м2) (см. раздел 2);
γ1 – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды) (см. раздел 2);
hi – глубина залегания каждой i-й лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой –
от уровня планировки, м (см. раздел 2);
А – проекция рабочей площади лопасти, м2, т. е. за вычетом площади сечения ствола, вычислить по геометрическим параметрам лопасти и ствола сваи;
ƒi – расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл. 3,
осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи;

U – периметр ствола сваи, м, вычислить по геометрическим параметрам ствола сваи;
Hi – длина ствола сваи, погруженной в грунт, измеряемая от поверхности грунта до первой лопасти, м (см. раздел 2);
d – диаметр лопасти сваи, м (см. раздел 2).
Примечания:
1. При определении несущей способности завинчиваемых многовинтовых свай, при действии вдавливающих нагру-
зок, характеристики грунтов в табл. 2 относятся к грунтам, залегающим под лопастью, а при работе на выдергивающие нагрузки – над лопастью сваи.
2. Глубина заложения лопасти от уровня планировки (Нi) должна быть не менее 5d при пылевато-глинистых грунтах и не менее 6d – при песчаных грунтах (где d – диаметр лопасти).

Пример расчета
Расчетная схема
Пример:
Расчет несущей способности свай Серии TK89*1500 по грунту.
Fd = Sin79 х Σ [ γс х ( a1 х С1 + a2 х g1 х hi ) х А ] + γс х U х ƒi х ( Hi – d )
Пески гравелистые и крупные.
_________________________________

плотные: Р=1.8 тнс/м³; С=0.2 тнс/м²; φ=43°; е=0.45; a1=64.9; a2=44.4; ƒi=1.66 тнс/м².
Fd (сжатие) 1 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.728 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.778 ) х 0.0033
] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.828 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.878 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4
х 1.8 х 0.928 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 0.978 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.028 ) х 0.0033 ] +
[0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.078 ) х 0.0033 ] ) + 0.8 х 0.24 х 1.66 х ( 0.728 – 0.076 ) = 0.98 х ( 0.19 + 0.2 + 0.21 + 0.22 + 0.23
+ 0.24 + 0.25 + 0.26 ) + 0.21 = 2 тнс
Fd (сжатие) 2 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.13 ) х 0.003 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.18 ) х 0.0026 ] +
[ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.23 ) х 0.0023 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х 1.8 х 1.28 ) х 0.0019 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.2 + 44.4 х
1.8 х 1.33 ) х 0.0022 ] ) = 0.98 ( 0.25 + 0.22 + 0.2 + 0.18 + 0.21 ) = 1 тнс
Fd (сжатие) = Fd (сжатие) 1 + Fd (сжатие) 2 = 2 + 1 = 3 тнс
Fd (выдергивание) = ( ( 3 – 0.98 х 0.21 ) / 0.8 ) х 0.6 = 2.1 тнс ( без учета работы нижнего конца сваи )
________________________________

средней плотности: Р=1.7 тнс/м³; С=0.1 тнс/м²; φ=40°; е=0.55; a1=64.9; a2=44.4 ƒi=1.27 тнс/м².
Fd (сжатие) 1 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.728 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.778 ) х 0.0033
] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.828 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.878 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4
х 1.7 х 0.928 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 0.978 ) х 0.0033 ] + [0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.028 ) х 0.0033 ] +
[0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.078 ) х 0.0033 ] ) + 0.8 х 0.24 х 1.27 х ( 0.728 – 0.076 ) = 0.98 х ( 0.16 + 0.17 + 0.18 + 0.19 + 0.2
+ 0.21 + 0.22 + 0.23 ) + 0.16 = 1.7 тнс
Fd (сжатие) 2 = 0.98 х ( [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.13 ) х 0.003 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.18 ) х 0.0026 ] +
[ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.23 ) х 0.0023 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х 1.7 х 1.28 ) х 0.0019 ] + [ 0.8 х ( 64.9 х 0.1 + 44.4 х
1.7 х 1.33 ) х 0.0022 ] ) = 0.98 ( 0.22 + 0.2 + 0.18 + 0.16 + 0.19 ) = 0.9 тнс
Fd (сжатие) = Fd (сжатие) 1 + Fd (сжатие) 2 = 1.7 + 0.9 = 2.6 тнс
Fd (выдергивание) = ( ( 2.6 – 0.98 х 0.19 ) / 0.8 ) х 0.6 = 1.8 тнс ( без учета работы нижнего конца сваи )
________________________________

Выводы:

  1. Анализируя графики зависимости деформаций свай от действия горизонтальной нагрузки можно сделать вывод, что характер работы свай всех испытанных длин в грунте схож и в моменте потери устойчивости имеет практически одинаковую величину.
  2. В промежуточных точках перемещения свая длиной 2,0 м. имеет несколько большие показатели несущей способности из-за большей жесткости.
  3. В целом все сваи работают по схеме длинный гибкий и короткий гибкий стержень. В связи с этим в работе по восприятию горизонтальной нагрузки принимает участие только верхняя часть сваи, которая одинакова у всех образцов испытанных свай.
  4. Винтовые лопасти в работе свай не участвуют, так как находятся в нижнем сечении свай.
  5. Исходя из проведенных полевых испытаний и их анализа можно сделать вывод, что несущая способность винтовых свай на действие горизонтальных сил и моментов для длины от 2-х до 3-х метров и диаметром 76 мм, не зависит от их длины.
  6. Для увеличения несущей способности свай необходимо использовать сваи большего диаметра. Так же рекомендуется разместить винтовые лопасти в верхнем сечении сваи для включения их в работу по восприятию горизонтальных нагрузок.

ТИПЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Подберите подходящий для Вас
тип винтовых свай
Свая винтовая многовитковая (СВС-М)

Кронштейн для закрепления деревянной балки по вертикали и горизонтали



  • Длина: 850-3500 мм
  • Диаметр 76; 89; 108; 114 мм
  • Толщина стенки 3, 4 мм
Свая винтовая лопастная (СВС)

Фланец с монтажными отверстиями для установки модульных и каркасных строений



  • Длина: 1200-6000 мм
  • Диаметр: 57; 76; 89; 108 мм
  • Толщина стенки: 3.5; 4; 5 мм
Свая винтовая двух лопастная (СВС-Л2)

Фланцевый крепеж для рекламных конструкций, дорожных знаков, заборов, ограждений



  • Длина: 1200-6000 мм
  • Диаметр: 76; 89; 108; 114 мм
  • Толщина стенки: 3.5; 4; 5 мм
Свая винтовая трех лопастная (СВС-Л3)

Жесткая болтовая фиксация трубных конструкций с регулировкой по высоте



  • Длина: 2000-6000 мм
  • Диаметр: 76; 89; 108; 114 мм
  • Толщина стенки: 3; 4; 5 мм

ВАРИАНТЫ КРЕПЕЖНОГО РЕШЕНИЯ

Подберите подходящий для Вас
конструктив винтовых свай
Серия ТК

Фланец с монтажными отверстиями для установки модульных и каркасных строений



  • Длина: 1200-3500 мм
  • Диаметр: 76, 89, 108 мм
  • Толщина стенки: 3.5, 4 мм
  • Макс нагрузка - 13 тнс
Серия ТF

Фланцевый крепеж для рекламных конструкций, дорожных знаков, заборов, ограждений



  • Длина: 1000-1200 мм
  • Диаметр: 76, 89, 108 мм
  • Толщина стенки: 3.5, 4 мм
  • Макс нагрузка - 2 тнс
Серия G

Жесткая болтовая фиксация трубных конструкций с регулировкой по высоте



  • Длина: 850-1200 мм
  • Диаметр: 63, 76, 89, 108 мм
  • Толщина стенки: 3, 4 мм
  • Макс нагрузка - 1.5 тнс
Серия U

Кронштейн для закрепления деревянной балки по вертикали и горизонтали



  • Длина: 850-1200 мм
  • Диаметр 76, 89 мм
  • Толщина стенки 3, 4 мм
  • Макс нагрузка - 1 тнс
Нужен надежный фундамент?
Наша команда профессионалов предоставит Вам грамотную консультацию по подбору и монтажу винтовых свай на вашем участке
+7 (920) 223-00-60
+7 (473) 280-01-11
Е-mail: sale@svaitut.ru
Общество с Ограниченной Ответственностью
"Сваи тут"
ОГРН: 1173668004510
ИНН/КПП: 3607005654/360701001

Факт. адрес: 394083, г. Воронеж, ул. 6-ой Стрелковой Дивизии 3А
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности