Акция!

«Фундамент в подарок!»

Пермская гильдия добросовестных предприятий

Расчет диаметра лопасти винтовой сваи при проектировании свайного поля

Вворачивая дюбель, например, с несущей способностью, скажем, 200 кг, например, в гипсокартонный лист, не следует  полагать, что и лист на гипсовой основе способен понести ту же предельную нагрузку.
Скорее всего, различие может составить многие разы, и даже десятки раз. Аналогичным образом обстоит дело и с грунтами, несущая способность которых может отличаться от близкой к нулю (болотная топь, пойменная низина) до близкой к бесконечности (скалистый грунт, гранитный массив).
И для того, чтобы выбранная проектировщиком свая не превратилась в иглу, свободно прошивающую Земную твердь, следует учитывать понятие несущей способности грунта. С этой целью в профессиональном строительстве прибегают к методу геологических изысканий, предусматривающих выемку грунта по ряду предполагаемых для заглубления свай горизонтов и их лабораторное исследование.
Несмотря на кажущуюся простоту этих исследований, их фактическая трудоемкость может занимать многие десятки часов, отчего их стоимость многим также может показаться несоразмерно высокой.
Поэтому в индивидуальном строительстве испокон веку расходовать средства на геологические изыскания не принято. Взамен их даже профессиональные проектировщики предпочитают предельно занизить в расчетах величину несущей  способности грунта, что хотя и требует некоего роста стоимости затрат на «металл» винтовых свай, но в целом при обустройстве свайного поля возникает, как правило, существенная экономия денежных средств.
Исходя из этой объективной реальности, постулируем некоторые особенности при проектировании свайного поля для геологических  условий Прикамья, точнее тех территорий, что непосредственно примыкают к левобережному району. 

Стало быть, переходя к теории, согласно третьему закону Ньютона, справедливо выражение:
F1 = F2,                                                                                                 (1)
где F1 – сила, равная весу здания;
F2 – реакция силы фундамента, действующая на здание.
 Аналогичные рассуждения касаются и системы «свайное поле-грунт».
F2 = F3,                                                                                                 (2)
где F3 – сила сопротивления вдавливания сваи в грунт.
Из выражений (1) и (2) очевидно, что F1 = F3                                    (3)
Однако в практической плоскости законы статической механики принято уточнять с коэффициентом запаса прочности, колеблющегося в диапазоне от 5-6 кратного (крано-лифтостроение), до минимально значимого – 15-20% (ракето- и авиастроение).
Для частного малоэтажного строительства и применительно к фундаменту на винтовых сваях разумно полагать нахождение границ этого коэффициента в пределах 1,5-2.
Тогда будет справедливым полагать о наличии равенства:
F4 = (1,5 – 2) × F1,                                                                                         (4)
где: F4 – расчетная нагрузка, действующая на фундамент.
Сравнительно невысокий коэффициент запаса несущей способности грунта, отражаемый в выражении (4) в определенной степени страхуется конструкцией винтовой сваи, позволяющей после усадки здания на грунте осуществлять ее регулирование по высоте. То есть, «отставшие» в усадке сваи могут быть без труда довернуты на требуемую отметку. Но это – резервный вариант, о котором следует помнить, но который при грамотном проектирования свайного поля возникнуть практически не должен.
Теперь, зная F4  – расчетную нагрузку, действующую на фундамент, несложно определиться с количеством свай и их геометрической размерностью. И тут без знаний геологии  – особенностей грунта задача  абсолютно точного расчета фундамента становится из разряда невыполнимых.
Но предположим, мы такой информацией обладаем и несущая способность грунта в месте строительства составляет 3,2 кг/см2.
Тогда суммарная площадь опоры здания, скажем, весом 120 тонн, составит:
S = 120000/3,2 = 37500 см2
Зная точки расстановки свай (по узловым, наиболее воспринимаемым нагрузку зонам) можно найти их  общее число, а вместе с этим и площадь опоры, приходящейся на одну сваю.
Пусть проектное число  свай будет равным 48 штукам. Тогда площадь одной свайной опоры составляет:
Sсв. = 37500/48 = 781, 25 см2
Диаметр же такой сваи можно определить из формулы:
D = 2√S/π                                                                                              (5)
и для нашего случая он будет равным:
D = 2√781,25 / π = 31, 5 см.
  Заказывая сваю этого диаметра или близкого, но большего диаметра, проектировщик получает ответ на свай вопрос о количестве и размерах свай,  способных понести нагрузку возводимого дома.
Но, как мы определились выше, в расчетах должен находить коэффициент запаса несущей способности грунта.
Примем его равным 1,5, тогда вес нагрузки на грунт возрастает с 120 тонн до 180 тонн, а диаметр свай (производя соответствующие расчеты) возрастет до 38,7см.
Имея это значение, можно принять конкретный диаметр сваи, который на рынке может быть представлен лопастью в 400 мм.
Однако, в проектировании свайного поля можно пойти и другим путем, пересмотрев точки расстановки свай и увеличив их число, скажем до  102 штук.
В этом случае, производя расчеты в соответствии с принятой нами методикой диаметр лопасти составит всего 11 см.

Расчет фундамента на винтовых сваях
Форма обратной связи
Гилин Станислав: Поделюсь опытом - звоните: 8902-801-65-76