Домой Фундамент Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для...

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

68
0

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

При возведении дома на участках с нестабильным грунтом чаще всего применяется свайный фундамент. При этом главным параметром, влияющим на его эксплуатационные характеристики, является несущая способность сваи. Разберем, что она собой представляет, от чего зависит, какие виды свай применяются в частном строительстве, как улучшить их прочность, какие методы для расчета этого показателя существуют, а также в чем заключаются особенности эксплуатации и несущих характеристик для наиболее популярных видов свайных опор.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Строительство дома из бревен на сваях

Несущая способность – что это такое, факторы, влияющие на ее значение, виды свай

Несущая способность характеризует степень стойкости свайной опоры к деформациям под действием оказываемых на нее разносторонних нагрузок – без изменений в ее структуре и потери свойств. Характер и величина факторов воздействия складывается из двух основных составляющих:

  1. Массы надземной части сооружения.
  2. Характеристик грунта – структура, плотность, степень увлажненности.

Поэтому в зависимости от набора действующих факторов и их особенностей в каждом конкретном случае для основания дома подбирается определенное количество свайных элементов. При этом учитывается материал и конструкция применяемых опор. В частном домостроительстве наибольшее распространение получили следующие виды свай:

  • Забивные.
  • Винтовые.
  • Буронабивные.

Забивные железобетонные опоры монтируются в грунт путем забивки молотом, вибро-погружными установками или специальными вдавливающими устройствами без выемки породы. Винтовые металлические аналоги просто вкручиваются в почву. Буронабивные устанавливаются методом бетонирования предварительно подготовленной скважины.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Схема винтовых свай для фундамента дома

По характеру взаимодействия с грунтом сваи делятся на два типа:

  1. Сваи-стойки, опирающиеся на твердые скальные породы. Основная нагрузка передается на пяту.
  2. Висячие сваи – опираются всей площадью поверхности на сжимающее вокруг окружающие слои грунта.

Обратите внимание! Определение несущей способности сваи осуществляется по двум основным параметрам – по грунту и материалу. При этом для выбора конкретного тип свайного стержня учитывается прочность почвенного слоя, определяемая геодезическими исследованиями. Это прежде всего такие его характеристики, как – выдерживаемое им давление, влагонасыщенность, плотность.

Способы улучшения несущей способности

При расчете фундамента на прочность учитывается нагрузка от наземной части сооружения и вес свайных опор. Если при складывании всех составляющих и учете коэффициента прочности итоговая нагрузка на основание получается меньше расчетного, то строительство осуществляется по расчетному плану. В противном случае, увеличивается количество свайных элементов либо применяются следующие способы повышения несущей способности:

  • Инъектирование грунта.

Это наиболее распространенный и эффективный метод увеличения стойкости к нагрузкам для свай любого типа.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Схема расположения бетонных образований в грунте при инъектировании

Применяется преимущественно в грунтах низкой плотности. На глубину около 1-2 метров в пространство между сваями, ниже минимальной точки их расположения, с помощью специального оборудования нагнетается цементно-песчаный раствор под постоянно растущим давлением.

В результате вокруг свай образуются упрочненные бетонные образования диаметром до 3-4 метров. При этом расчет инъекций ведется так, чтобы формируемые области примыкали друг ко другу по всему свайному периметру. Технически верная организация процедуры инъектирования повышает несущую способность грунта в 2 раза.

  • Увеличение диаметра опорной подошвы.

Другой способ увеличения несущей способности в неплотном грунте – увеличение площади опорной подошвы свайного элемента. Проще всего повысить стойкость к нагрузкам за счет усиления диаметра лопастей на винтовых сваях, монтируемых в почву путем завинчивания.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Усиление опорной подошвы сваи

Сложнее метод применяется к забивным и буронабивным аналогам. Для успешного его применения требуется обустройство камуфлетных свайных опор и предварительным бурением лидерных скважин. В нижней части такого тоннеля осуществляется взрыв. В результате образуется полость-расширение, заполняемое бетонным раствором, в которую впоследствии и погружается ж/б-свая или формируется буронабивная опора.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на ремонте фундаментов любой сложности

Методы вычисления несущих характеристик сваи

Для расчета несущих характеристик грунта и свайных опор применяются 4-ре основных способа:

  • Теоретический.
  • Динамический.
  • Статический.
  • Зондирование.

Разберем особенности каждого из них более подробно.

Теоретический

Расчет несущих характеристик сваи является предварительным и на практике всегда соотносится и выправляется в соответствии с параметрами грунта. Вычисления проводятся по следующей формуле:

Wd = Gc * (Gcr * H * A + P * ∑ Qcri * zi * si)

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Расчетное сопротивление основных видов грунта

Расшифровка условных обозначений:

  • Gc – общий коэффициент условий работы;
  • Gcr – коэффициент сопротивления грунта под подошвой сваи;
  • H – противодействие грунта под опорной пятой сваи;
  • А – диаметр опорной подошвы;
  • P – периметр сечения сваи;
  • Qcri – коэффициент условий работы почвы по боковым стенкам свайного столба;
  • zi – сопротивление грунта по боковым стенкам;
  • si – протяженность боковых поверхностей.

На заметку! Для успешного монтажа буронабивных, забивных и винтовых свай, требуется также грамотный расчет несущей способности грунта, однако для распространенных типов почвы существуют специальные строительные таблицы с указанием данных параметров. Характеристики приводятся с учетом того, что заглубление выполняется более чем на 1,5 м.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Динамические испытания свай

Динамический

Метод предполагает снятие замеров величины усадки со специального прибора – прогибомера – в период, когда свая уже забита и прошел контрольный период ее отдыха. Для испытания проводится порядка десятка ударов установкой-молотом. При этом во внимание берется зависимость между силой, прилагаемой с ударом, величиной просадки и несущей способностью конструкции. Для проведения подобных исследований могут применяться также эталонные свайные опоры.

Статический

Метод осуществляется, спустя 2-3 дня после забивки сваи, посредством давления, оказываемого домкратом ступенчатой конструкции. Контроль измеряемых параметров осуществляют прибором, аналогично используемым в предыдущем способе – прогибомером. Поэтому зачастую оба метода практикуют в комплексе, что только уточняет искомые параметры.

Несущая способность сваи по материалу и грунту – методы определения, расчет для винтовых, забивных, буронабивных свай, способы улучшения

Измерение статической нагрузки прогибомером

Зондирование

Способ применяется для измерения несущих характеристик свайного элемента в конкретном типе почвы. При этом конструкция оснащается специальными сенсорами, помощью которых снимаются показания сопротивления грунта с ее боковой поверхности и основания. Процедура погружения сваи осуществляется динамически молотом либо статически вибропогружным механизмом.

Особенности применения различных видов свай

Для обустройства фундамента частного дома на нестабильных грунтах, как правило, применяются следующие 3 разновидности свай:

  1. Винтовые
  2. Забивные
  3. Буронабивные

Рассмотрим детально особенности эксплуатации и несущих характеристик в каждом случае.

Винтовые

Так как в основе конструкции винтовой сваи лежит стальная труба с лопастями в нижней части (диаметром 89, 108 и 130 мм), основной сферой применения ее являются сооружения с малой нагрузкой (дома из тонкого бруса, ячеистых бетонов или созданные по каркасной технологии), при этом на степень ее несущей способности влияние оказывают в первую очередь такие характеристики, как:

  • Диаметр основной трубы.
  • Протяженность заглубляемой в грунт части.
  • Диаметр лопастей.

Видео описание

Видео-пример статических испытаний сваи:

Важно! Даже самые крупногабаритные сваи винтового типа непригодны для фундамента под дом из тяжелых материалов. Например, для обустройства основания под стены из кирпича стандартной толщины на глиняной почве потребуется устанавливать их на расстоянии друг от друга не более, чем 0,3-0,5 м, что будет экономически и технически нецелесообразно.

Забивные

Обладая предельной несущей способностью, забивные свайные опоры подходят под основание сооружения из самых тяжелых материалов – железобетона, камня, кирпича. Прочности данных свайных элементов вполне достаточно для возведения высоток. При этом длина заглубляемой конструкции может достигать более десятка метров. Однако в практике частного домостроительства они применяются редко.

Лишь по согласованности в соответствии со специально разработанным проектом некоторые компании могут выполнить установку свай такого типа под 2-3-этажную частную застройку – когда другие варианты недоступны. Главный недостаток забивных свай – необходимость использования неудобного и дорогого в применении спецоборудования.

Видео описание

Видео-обзор о расчете несущих характеристик забивных свай:

Буронабивные

В отличие от забивных и винтовых аналогов, буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на месте строительства из материала с заданной несущей способностью под конкретную горизонтальную нагрузку в расчете на одну опору (весу дома и типу почвы) в соответствии с данными специальных производственных таблиц. При этом процедура монтажа выполняется по следующей технологии:

  1. По разметке выполняется бурение вертикальной скважины заданной глубины и диаметра.
  2. При необходимости повышения несущей характеристики нижняя часть тоннеля расширяется в форме полусферы или конуса – для повышения площади опоры свайного элемента.
  3. В канал устанавливается полая опалубка в форме трубы подходящего диаметра.
  4. Внутрь конструкции помещается объемный металлический каркас.
  5. Далее полость заполняется бетонным раствором заданной марки прочности.

Обратите внимание! Главным преимуществом свайных опор буронабивного типа, помимо удобного монтажа, является характер передачи нагрузки от дома в почву. Распределение веса идет не только на подошвенное основание, но и на всю площадь боковых стенок.

Видео описание

Видео о том, как теоретически рассчитать несущую способность сваи:

Коротко о главном

Несущая способность определяет стойкость сваи к деформации под действием веса здания и воздействия грунта без изменений структуры и функциональных характеристик. По типу конструкции, способу монтажа и несущей способности сваи подразделяются на забивные, винтовые и буронабивные. По характеру взаимодействия с грунтом они делятся на сваи-стойки и висячие.

Для увеличения несущей способности применяют два основных способа – инъектирование грунта бетонным раствором и расширение основания самой конструкции. Для определения несущей способности сваи применяют 4-ре метода:

  • Расчетный теоретический.
  • Динамический.
  • Статический.
  • Зондирование.

Забивные сваи применяются редко – чаще всего под застройку 2-3 этажных домов из тяжелых материалов, винтовые – под легкие конструкции, буронабивные – наиболее часто под все виды домов на нестабильных грунтах.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ:  Фундамент на глинистой почве – виды глинистых почв, свойства, особенности строительства, разновидности фундамента