Несущая способность винтовых свай: как рассчитать?

Винтовая свая — всего лишь часть общей конструкции. Она должна выдерживать определённую нагрузку, благодаря чему обеспечивается максимальная прочность всего фундамента. Используются в основном на пластичных грунтах (песок, глина, суглинок). Вес, который способна выдержать винтовая свая, называется несущей способностью. Рассчитывается она индивидуально для каждого вида свай.

Несущая способность винтовых свай зависит прямо пропорционально от двух величин: площади лепестков подошвы (окружность, образованная лопастями) и непосредственно несущей способности грунта. Существуют и другие параметры (прочность, размеры, толщина сваи), которые учитываются при расчетах.

Что такое лепестковая подошва и как вычислить её площадь?

Традиционно сваи изготавливают из металлических труб, на которые наваривают закруглённую насадку (конус). Для облегчения заглубления сваи используются лопасти. По мере погружения эти лопасти дополнительно утрамбовывают землю для большей устойчивости. Сама площадь лепестковой подошвы вычисляется по радиусу расчерченной лопастями окружности. На стандартных сваях обычно указывают диаметр, поэтому вычислить площадь подошвы несложно.

Несущая способность грунта. Как определить?

Несущая способность почвы определяется ещё в ходе геологических исследований. Чтобы её вычислить, берут образцы почвы с места будущего залегания винтовой сваи. Далее по его составу определяется  несущая способность. Данные о несущей способности грунта систематизированы, их значения можно посмотреть в таблицах СНиП 2.02.03-85. Несущая способность песка всегда будет в разы выше, чем у суглинка или глины. Для примера, показатель песка – 15 кг/см², глины – 6 кг/см², суглинка – 5,5 кг/см².

Самым прочным считается песок, в основном, на нём и закладывается фундамент.

Имея эти данные, не составит труда вычислить несущую способность винтовой сваи. Для этого достаточно умножить полученную площадь лепестковой подошвы на значение несущей способности грунта из таблицы. Это и будет несущая величина винтовой сваи.

Например, необходимо вычислить несущую способность для 108 винтовой сваи. Её радиус равен 150 мм, следовательно площадь опоры будет равняться 706.5 см². Затем выбираем значение для нужного нам грунта, например, это глина (значение 6 кг/см²). Умножаем, получаем результат – 4.2 тонны. Исходя из этого, делаем вывод, что данная свая может выдержать вес в 4.2 тонны. Но это не окончательный результат. Точное значение зависит от нескольких факторов и вычисляется по формуле:

N= F(d)/Y(x)

N – рассчитываемая нагрузка.

F – несущая способность сваи.

Y – коэффициент запаса прочности конструкции.

При этом коэффициент запаса прочности напрямую зависит от точности значения несущей способности грунта и от количества свай в конструкции.

Как вычислить максимальную нагрузку несущей способности свай

Вычислив все значения несущей способности, можно с лёгкостью определить максимальную несущую нагрузку для каждой из свай.

Определятся она следующим способом. Берётся несущий коэффициент грунта, радиус подошвы, с помощью которого определяется площадь поверхности подошвы.Далее находим площадь винтовой подошвы, а после этого несущую нагрузку сваи. Полученный результат умножаем на несущий коэффициент грунта (в примере 1,75). Полученный результат и будет являться максимальным весом, который способна выдержать свая.

К примеру, имеем вычисленное значение площади – 2725 см², приблизительный показатель нагрузки сваи – 41,2 т.

41,2/1,75=24,05 т.

Это значит, что максимальная нагрузка, которую может выдержать свая, приблизительно 24 тонны.

Расчет максимальной нагрузки на каждую сваю крайне важен. Ведь при закладке фундамента необходимо опираться не только на будущий вес стен и перекрытий, но и на вес будущей мебели, которая будет располагаться в здании и даже снег на крыше зимой и сильный ветер.