Начать эту статью следует с упоминания о том, что само понятие «несущая способность свай» является не совсем корректным. На деле, несущая способность свайно-винтового основания определяется несколькими факторами. Основной из них — характеристики почвы, и только на втором месте — геометрические и конструктивные особенности конкретных свай, которые определяются характеристиками грунтов и нагрузкой от строения.
Таким образом, несущую способность свай есть смысл обсуждать только если точно известно, в какой грунт они будут установлены.
Несущие свойства почвы
Несущие свойства являются одним из самых важных факторов, определяющих, способно ли основание выдерживать нагрузку, которую создает масса здания и передает фундамент. При расчете этого значения для грунтов учитывают показатель текучести и коэффициент пористости.
Наименование | Показатель текучести, JL | Коэффициент пористости, е | Расчетное сопротивление R, кг/см2 |
---|---|---|---|
Глина тугопластичная | 0,25 < JL< 0,5 |
0,70 0,85 |
3,6 3,0 |
Суглинок тугопластичный |
0,25 < JL< 0,5 |
0,70 0,85 |
2,3 1,6 |
Супесь пластичная | 0 < JL< 0,25 |
0,60 0,70 |
2,0 1,7 |
Глина мягкопластичная | 0,5 < JL< 0,75 |
0,70 0,85 1,00 |
2,4 1,9 1,5 |
Суглинок мягкопластичный | 0,5 < JL< 0,75 |
0,70 0,85 1,00 |
1,5 1,8 0,9 |
Супесь мягкопластичная | 0,5 < JL< 0,75 |
0,70 0,85 |
1,1 0,8 |
Песок крупный |
|
0,50 0,60 |
2,0 1,5 |
Песок средней крупности |
|
0,50 0,60 |
1,8 1,4 |
Песок мелкий |
|
0,50 0,60 0,70 |
1,9 1,3 0,8 |
Песок пылеватый, маловлажный и влажный |
|
0,50 0,60 0,70 |
1,7 1,4 0,8 |
Песок пылеватый, насыщенный водой |
|
0,50 0,60 0,70 |
1,5 1,2 0,7 |
Из-за давления вышерасположенных слоев плотность почвы повышается по мере увеличения глубины залегания.
Виды | Несущая способность в кгс/см2 при глубине | |
---|---|---|
1 – 1,5 м | 2 – 2,5 м | |
Супеси | 1,0 – 2,0 | 2,0 – 3,0 |
Суглинки | 0,9 – 2,5 | 1,0 – 3,0 |
Глины твердые | 2,0 – 4,0 | 2,5 – 6,0 |
Глины пластичные | 0,8 – 2,5 | 1,0 – 3,0 |
Пески гравелистые и крупные | 2,6 – 3,9 | 5,0 – 6,0 |
Пески средней крупности | 1,9 – 3,0 | 4,0 – 5,0 |
Пески мелкие маловлажные | 1,5 – 2,5 | 3,0 – 4,0 |
Пески мелки и очень влажные | 1,0 – 2,0 | 2,0 – 3,0 |
Щебенистые и галечниковые с песчаным заполнением пор | 2,0 – 3,5 | 4,0 – 4,5 |
Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из горных кристаллических пород | 3,7 – 4,4 | 5,0 |
Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из осадочных горных пород | 2,0 – 2,5 | 3,5 – 4,0 |
Кроме того, на несущую способность грунтов могут влиять климатические условия в данной местности.
Несущая способность винтовых свай
Все сваи можно разделить на две большие группы в зависимости от характера восприятия нагрузок:
- Узколопастные — диаметр лопасти превышает диаметра ствола меньше, чем в 1,5 раза.
- Широколопастные (лопастные) — диаметр лопасти превышает диаметр ствола в 1,5 раза или больше.
При использовании узколопастных изделий нагрузки воспринимаются за счет:
- точно рассчитанных ширины и шага лопасти, а также числа витков — чтобы полностью учитывать трение по боковой поверхности ствола;
- хорошей несущей способности почвы.
В отличие от модификаций с узкими лопастями, широколопастные сваи хорошо справляются с проектными нагрузками даже при монтаже в почву с небольшой несущей способностью.
Факторы эффективности:
- достаточно большая площадь опирания;
- расчет угла наклона лопастей, шага лопастей и расстояния между ними для конструкций, в которых применяются две или больше лопастей;
- подбор характеристик лопастей в зависимости от типа почвы.
В этом случае несущие свойства грунтов имеют большое значение на этапе расчета и проектировки. Так, к примеру, лопастная свая со стволом диаметром 57 мм в почве с хорошей несущей способностью сможет выдерживать нагрузку до 10 тонн. В то же время, конструкция со стволом на 325 мм в слабом грунте будет выдерживать лишь 1 тонну.
Рисунок 1 – График зависимости несущей способности винтовых свай от особенностей почвы и конструктивных характеристик сваи
dS1, dS2, dS3 – условный диаметр лопасти винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).
ds1, ds2, ds3 – условный диаметр ствола винтовых свай (исполнение 1, 2, 3).
e/Il – отношение пористости почвы к коэффициенту текучести.
h – глубина погружения.
На рисунке хорошо видно, что несущая способность фундамента отображается в виде нелинейной зависимости. При ее расчете важно принимать во внимание все значимые факторы.
Расчет фундамента из винтовых свай
При проектировании свайного фундамента с оптимальными характеристиками для конкретного здания можно воспользоваться простыми готовыми калькуляторами. Однако более надежным и эффективным вариантом будет выезд геолога на местность с последующей подготовкой расчетов.