Как правильно выбрать винтовые сваи?

Как выбрать винтовые сваи

При строительстве каркасного или брусового дома, веранды, дачи или бани, необходимо знать, как правильно выбрать винтовые сваи. Большинство людей, не занимающихся строительством на профессиональном уровне, даже не догадываются, что опоры бывают разные. Отличаются сваи размером, материалом изготовления, видом наконечника, допустимой нагрузкой и другими характеристиками. Самостоятельно выбирать сваи не рекомендуем, как и устанавливать их. Фундамент — ответственная часть дома, от характеристик которой зависит успех всего строительства.

Что учитывать при выборе свай

Роль сваи в фундаменте состоит в приеме нагрузки от веса здания и ее распределении на плотные слои грунта, которых правильно установленная опора должна достигать. Для выбора вида сваи необходимо знать:

• Тип грунта.
• Глубину промерзания.
• Уровень залегания грунтовых вод.
• Вес дома.
• Снеговую и ветровую нагрузку на конструкцию, характерную для местности, где построен дом.
• Особенности эксплуатации здания (вибрационные и динамические воздействия, возможность перегрузки и т.д.).

Все данные о доме соотносят с возможностями конкретных опор и определяют, какие винтовые сваи лучше для дома.

Параметры выбора

Прежде, чем приступить к подбору опоры, необходимо знать, какие бывают винтовые сваи и чем они отличаются. Визуальных и технических отличий может быть много, нужно определить, какие из них действительно важные и влияют на эксплуатационные характеристики, а какие не более, чем косметические. Важных параметров выбора немного:

• Марка стали.
• Толщина стенки.
• Диаметр ствола.
• Длина.
• Конфигурация наконечника.
• Диаметр и количество лопастей.

От правильного выбора параметров зависят удобство монтажа, расходы на фундамент, несущая способность конструкции и устойчивость дома.

Рассмотрим некоторые параметры, позволяющие определить, какие винтовые сваи лучше выбрать, более подробно.

Диаметр ствола сваи

Промышленным способом производят большое количество свай самых разных диаметров. В большой степени несущую способность свай определяет диаметр ствола. В частном строительстве используют опоры из сравнительно небольшого диапазона размеров — 57 — 133 мм. Используя такие сваи, легко решить практически все вопросы по монтажу оснований. В частности:

• Для заборов и оград из легких материалов (сетка, профнастил, штакетник) выбирают сваи диаметром 57 мм.
• Для кирпичных заборов, беседок и террас — сваи 76 мм.
• Для бани, сарая, дачного домика — сваи 89 мм.
• Для каркасного дома — сваи 108 мм.
• Для брусового дома — сваи 133 мм.

Правильно выбрав диаметр опоры, необходимо проверить, из какого металла она сделана. От марки стали зависит, как долго прослужит фундамент, как свая будет реагировать с химическими элементами, содержащимися в почве.

Материалы изготовления свай

При решении задачи, как выбрать винтовые сваи на каркасный дом, необходимо знать, из какой стали они могут быть сделаны. Для производства используют марки:

Кратко о каждой из марок. Углеродистая сталь Ст3 — самый популярный материал для изготовления свай небольшого диаметра. Это пластичный, хорошо свариваемый сплав, отличающийся невысокой ценой, легкостью обработки, но обладающий недостаточной коррозионной стойкостью. Сваи из Ст3 пригодны для заборов, временных складов. Навесов.

Ст10 — конструкционная углеродистая сталь с высокими прочностными показателями. Как правило, из этого сплава изготавливают лопасти свай, чему способствует легкость обработки и хорошая свариваемость.

Ст20 — конструкционная сталь с высоким содержанием углерода. Пластичная, но, одновременно, прочная, поддается цементации. Применяется для производства стволов свай среднего и большого диаметра под ответственные объекты. Из листовой Ст20 изготавливают лопасти.

09г2с — сталь повышенной прочности, используется для свай под промышленные объекты и дома, находящиеся в регионах с холодным климатом (выдерживает морозы до — 70 оС).

30ХМА — легированная сталь, для производства свай используется редко из-за высокой стоимости готовой продукции. Используют нержавеющие сваи для исключительно важных объектов первого класса ответственности.

Длина свай

Определить, как выбрать длину винтовой сваи, несложно. Нужно знать геологические особенности участка — тип грунта, уровень залегания плотных слоев, глубину промерзания. Эти данные можно взять с таблиц, ориентируясь на регион постройки дома, или заказать изыскания на участке. Первый способ дает усредненные данные и применим при строительстве небольших зданий и пристроек, а для жилых домов в один-два этажа необходимо выполнить обследование площади. Также при расчете длины учитывают количество и вид лопастей, высоту цокольной части дома, толщину стенок ствола.

Определив максимально возможную для данной широты глубину промерзания грунта, необходимо выбрать такую длину опоры, чтобы верхняя часть лопасти находилась на несколько сантиметров ниже. Высота цоколя (длина надземной части сваи) должна быть выше уровня снегового покрова. Если это невозможно, то не менее 0,5 м над почвой.

Как правильно выбрать винтовые сваи?

Достаточно ли знать тип грунта и вес конструкции, чтобы выбрать винтовые сваи для строительства фундамента?

Существующие конструкции различаются по ряду признаков: марке стали, геометрическим характеристикам, типу лопастей и не только.

Подробнее с основными аспектами выбора свай разберемся в настоящей статье.

Правила выбора для фундамента

Винтовые сваи – разновидность опор, которая отличается своей конструкцией и улучшенными характеристиками по сравнению с обычными столбами.

Такие сваи состоят из двух элементов:

• ствола – полой металлической трубы с круглым сечением определенного диаметра;
• лопасти – нижняя винтовая часть с большим диаметром, чем ствол.

Благодаря наличию винтовых лопастей металлическая опора вкручивается в грунт ручным или механическим способом до того момента, пока наконечник не упрется в твердые породы. При этом, особенность конструкции обеспечивает лучшую несущую способность фундамента по сравнению со столбами с таким же диаметром.

На текущий момент производители винтовых свай предлагают различные модели, которые различаются между собой по геометрическим и конструкционным признакам.

Выбор опорных элементов с подходящей конфигурацией нужно сделать на этапе проектирования, основываясь на целом комплексе данных, включая физико-химические свойства грунта.

На что обращать внимание в первую очередь?

Неопытного строителя удивит широкий ассортимент винтовых свай в каталоге производителя. Поэтому нужно заранее определиться с характеристиками, которыми должен обладать будущий фундамент. Критерии, по которым различаются сваи:

1. Марка стали. Параметр выбирают, исходя из требуемой жесткости и прочности фундамента по отношению к особенностям геологии участка, а также условиям эксплуатации.
2. Толщина стенки и диаметр ствола. Чем выше содержание химически агрессивных веществ в почве, тем жестче требования к прочности опор. Выбирая сваи с тонкими стенами, застройщик рискует сократить срок службы фундамента в несколько раз.
3. Диаметр лопастей. Размер винтовых лопастей зависит от ожидаемой нагрузки, которую будет оказывать будущее сооружение на грунт, и, в свою очередь, от несущей способности почвенных масс.
4. Длина ствола. Параметр выбирают после расчета глубины промерзания почвы. Как правило, сваю опускают ниже точки промерзания.
5. Конфигурация лопастей. Для каждого типа грунта разработаны свои модели. Широкий ассортимент винтовых свай позволяет подобрать элемент для почв, различных по пористости, влажности, гранулометрическому составу и т.д.

Какой толщины должны быть стенки элементов?

Зная коррозионную активность почвы на застраиваемой площадке, подбирают толщину металла.

Чтобы удостовериться в правильности выбора параметров, эксперты рекомендую рассчитать проектную долговечность постройки и проверить остаточную толщину металла на соответствие проектным нагрузкам по ГОСТу 27751-2014.

Диаметр

Стандартные параметры элементов характеризуются таким соотношением диаметра ствола к диаметру лопастей (мм):

• 32/100;
• 42/150;
• 48/150;
• 57/200;
• 76/200;
• 89/250;
• 102/250;
• 108/300;
• 114/300;
• 133/350;
• 159/350;
• 168/500;
• 219/500;
• 325/850.

При необходимости возможно изготовление опор с нестандартной конфигурацией. Планируя строительство частного дома (деревянного, каркасного, щитового, из пенобетона) с одним или двумя этажами, достаточно свай с диаметром ствола 89 мм.

Конструкции с диаметром сечения от 108 мм выбирают для тяжелых построек весом до 3,5 т. При этом выбор диаметра сваи основывают также на требованиях к жесткости и прочности фундамента по отношению к коррозионным процессам в почве.

Вид наконечника

Главное различие между наконечниками обусловлено способом соединения к трубе:

1. Сварные наконечники, которые приварены к трубе.
2. Литые – являются продолжением тела ствола.

Сваи с литыми наконечниками применяются под строительство промышленных сооружений, где планируются повышенные нагрузки на почву.

При проектировании частных домов и легковесных конструкций нет смысла переплачивать за литые конструкции, поскольку опоры со сварными наконечниками обеспечат необходимую несущую способность.

Наконечники также различаются по форме:

• круглые;
• крестообразные;
• заостренные;
• обрезанные под углом.

В данном случае выбор основан на плотности грунта, а также наличии твердых включений (камней, металлического мусора) в почве. Чем острее наконечник, тем легче свая преодолевает сопротивление грунта.

Защитное покрытие

Сваи в процессе эксплуатации подвержены образованию коррозии вследствие контакта металла с землей. Участок трубы на границе грунт-атмосфера в большей степени испытывает влияние влаги. Чтобы исключить негативное воздействие внешней среды, на сваю наносят защитный слой.

Типы покрытий:

• полиуретановые;
• цинковые;
• эпоксидные;
• полимерные;
• эмали и т.д.

В процессе монтажа металл испытывает абразивное воздействие со стороны грунта, поэтому важно во время покупки сваи обратить внимание на качество нанесения защитного покрытия.

Если потереть монеткой или ключом поверхность трубы, то на металле не должно остаться царапин и, тем более, не должна оголиться сталь. В противном случае покрытие некачественное и покупать изделие не стоит.

Если застройщик не хочет переплачивать или сомневается в надежности защитного слоя, он может сам обработать металл грунтовкой или мастикой для защиты от образования ржавчины.

Что влияет на стоимость?

Неопытному строителю будет сложно выбрать сваи нужной модификации среди всего ассортимента похожих между собой конструкций.

Как правило, покупатели в такой ситуации ориентируются на стоимость изделия.

Перед тем, как заказывать винтовые сваи под фундамент, необходимо разобраться с факторами ценообразования.

На конечную цену влияют:

1. Качество металла. Недобросовестные производители экономят на качестве стали, чтобы снизить себестоимость своего товара. На деле от этого параметра напрямую зависит способность фундамента противостоять нагрузкам как со стороны сооружения, так и подвижек грунта.
2. Толщина металла. Чем тоньше стенка трубы, тем дешевле изделие. При этом существует прямая взаимосвязь между этим параметром и прочностью опор.
3. Диаметр трубы. Как и в случае с толщиной металла, выбор основывают на требуемых прочностных характеристиках основания.
4. Качество покрытия. Подверженность коррозионным процессам – главный недостаток металлических столбов. Поэтому собственнику целесообразно предусмотреть защиту от воздействия влажности еще на этапе закупки стройматериалов.

Полезное видео

Дополнительная информация о выборе свай в видео:

Заключение

Винтовые сваи широко применяются в строительстве фундаментов, при этом потребители могут выбирать элементы по цене и конструкционным признакам. Целесообразность тех или иных моделей обусловлена, в первую очередь, типом грунта, а уже затем нагрузками, которые будет оказывать планируемое сооружение.

Изучая каталог винтовых свай, эксперты рекомендуют отдавать предпочтение изделиям из высокопрочных марок стали, при этом не стоит экономить на качестве антикоррозионного покрытия.

Как выбрать винтовые сваи для фундамента

Время чтения: 8 минут Интересно, но нет времени читать?

Как выбрать винтовые сваи для фундамента? Достаточно ли обладать общей информацией о нагрузках от будущего строения и о грунтовых условиях на участке строительства? Какие параметры свай должны назначаться индивидуально?

Содержание статьи:

Назначение практически всех параметров винтовых свай (геометрических, конструктивных) осуществляется индивидуально на стадии разработки проекта на основании целого комплекса данных, прежде всего данных о грунтах.

Основание для назначения

На основании требований к жесткости и прочности, а также исходя из грунтовых условий, в том числе данных о коррозионной агрессивности грунтов, и условий эксплуатации (подробнее «На что влияет марка стали?»).

Толщина стенки ствола сваи, мм

На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»).

Диаметр ствола сваи, мм

На основании данных о коррозионной агрессивности грунтов и в соответствии с требованиями к жесткости, прочности и устойчивости (подробнее «Коррозия: причины и способы защиты»).

Исходя из показателей расчетной глубины промерзания и несущей способности грунтов (подробнее «Как подобрать длину свай для фундамента?»).

Диаметр лопасти, мм, количество лопастей

На основании данных о нагрузках от строения (в соответствии с требованиями к устойчивости) и о несущей способности грунтов (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).

На основании данных о физико-механических свойствах грунтов: пористость, степень насыщения водой, консистенция, гранулометрический состав и т.д. (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Кажется, что такой объем данных дадут только полноценные геологические изыскания, но это не так. Процедуры, разработанные и введенные в качестве обязательных компанией «ГлавФундамент», – геолого-литологические и геотехнические исследования, а также измерения коррозионной агрессивности грунтов (КАГ) – позволят получить всю необходимую информацию. Так как исследования адаптированы под ИЖС их цена не высока (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

1. Широколопастные и узколопастные

По ширине лопасти сваи делятся на две группы. К первой относятся узколопастные модификации, диаметр лопасти которых превосходит диаметр ствола менее чем в полтора раза. Они применяются в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах.

Небольшая ширина лопасти сводит к минимуму риск ее деформации во время погружения в грунт. Хорошая же способность к восприятию проектных нагрузок обеспечивается:

• высокой несущей способностью самих грунтов;
• расчетом таких параметров, как количество витков, шаг и ширина лопасти, которые назначаются исходя из грунтовых условий площадки строительства и позволяют в полном объеме учитывать трение по боковой поверхности ствола (подробнее в статье «Сравнительный анализ винтовых свай с литым и сварным многовитковым наконечником»).

Ко второй группе относятся широколопастные сваи, диаметр лопасти которых в полтора и более раз превосходит диаметр ствола. Имея большую площадь опирания, они хорошо проявляют себя в дисперсных грунтах, в том числе характеризующихся сравнительно невысокой несущей способностью, заторфованных грунтах, илах и водонасыщенных песках.

1.1. Классификация по конфигурации лопасти

Наряду с диаметром, обеспечивающим площадь опирания, для широколопастных свай необходимо подбирать и конфигурацию лопасти, которая делает возможной установку с минимальным нарушением структуры грунта (подробнее в материале «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»). В зависимости от конфигурации лопасти сваи делятся на модификации для грунтов:

• текучих, текучепластичных и мягкопластичных;
• тугопластичных и полутвердых;
• твердых.

Конфигурация лопасти подбирается на основании данных о физико-механических характеристиках грунтов, для получения которых достаточно провести простую процедуру – геотехнические и геолого-литологические исследования (подробнее читайте здесь «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»).

1.2. Классификация по виду лопастей

В зависимости от вида лопастей сваи подразделяются:

• Свая винтовая лопастная (CBЛ) – винтовая свая, имеющая одну или несколько лопастей и ствол со значительно меньшей по сравнению с лопастью (лопастями) площадью поперечного сечения; лопасти могут быть размещены на наконечнике и по длине ствола.
• Свая винтовая спиральная (СВС) – винтовая свая, состоящая из конусного или открытого наконечника и ствола с приваренной многовитковой спиралью (спиралями).
• Свая винтовая комбинированная (СВК) – винтовая свая, имеющая конусный или открытый наконечник с приваренной многовитковой спиралью и ствол с одной или несколькими винтовыми лопастями.

2. С литым и сварным наконечником

Наконечники свай свариваются (сварные) или отливаются целиком и навариваются на трубу (литые).

Контакт двух разнородных металлов (металла трубы и металла отливки), характерный для свай с литыми наконечниками, ведет к образованию гальванической пары, что повышает вероятность развития коррозии. Кроме того, сварка разнородных металлов – это технологически более сложный процесс, поэтому стоит обратить особое внимание и на качество сварного шва.

Также запас прочности литого наконечника несопоставимо выше запаса прочности трубы, конечно (а срок службы конструкции будет определяться по минимальному показателю), если не выбран ствол, соответствующий ему по толщине (встречается крайне редко, так как цена сваи в этом случае значительно увеличивается).

Так как формы отливок унифицированы, и изготовить литой наконечник с определенной конфигурацией лопасти невозможно, сваи со сварным наконечником и лопастью, подобранной исходя из грунтовых условий, всегда будут иметь большую несущую способность.

3. Однолопастные и многолопастные

В большинстве случаев при проектировании однолопастных свай не рекомендуется учитывать трение по боковой поверхности, так как в их работу не включается околосвайный массив грунта. Кроме того, при установке конструкций малых длин и диаметров, крайне неустойчивых к воздействию горизонтальных нагрузок, рекомендуется для обеспечения устойчивости применять элемент сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН) или выполнять обязательное бетонирование основания колонны.

У многолопастных свай две и более лопасти. Благодаря включению в работу околосвайного массива грунта, они одинаково хорошо воспринимают вдавливающие и выдергивающие нагрузки, демонстрируют хорошую несущую способность даже в слабых грунтах (заторфованные грунты, торфы, илы и т.д.).

Еще одно существенное преимущество этой конструкции – при достижении критической нагрузки она не «уходит в срыв», а продолжает набирать несущую способность.

В то же время достижение максимальных показателей многолопастных свай сопряжено с некоторыми сложностями, так как обеспечивается расчетом расстояния между лопастями, шага и угла наклона лопастей. Ошибки в вычислениях могут привести к возникновению «обратного эффекта»: введение второй лопасти окажется не просто бесполезным, но и ухудшит работу конструкции, вплоть до того, что многолопастная свая будет уступать в восприятии горизонтальных нагрузок даже конструкции с одной лопастью (подробнее об этом в статье «Особенности расчета многолопастных свай»).

За счет увеличения числа лопастей такие сваи воспринимают большие нагрузки при меньшем диаметре трубы. При этом жесткость ствола меньшего диаметра обеспечивается использованием толстостенного трубопроката (от 6 мм).

4. Винтовые сваи для малых и больших нагрузок

Если говорить об усредненных грунтах с достаточной несущей способностью, то к винтовым сваям для малонагруженных конструкций относят:

• однолопастные с диаметром лопасти до 500 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 6 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 4,5 миллиметра включительно;
• многолопастные с диаметром лопастей до 300 миллиметров включительно, толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и толщиной стенки ствола до 3,5 миллиметра включительно.

Их используют при возведении объектов ИЖС и сопоставимых по нагрузкам промышленных сооружений. При условии применения свай с аналогичными параметрами под более серьезные нагрузки и в особо прочных грунтах, необходимо для увеличения прочности по материалу использовать металлопрокат большей площади сечения.

К винтовым сваям для больших нагрузок относят конструкции:

• с одной лопастью диаметром более 400 миллиметров, толщиной лопасти более 6 миллиметров и толщиной стенки ствола более 4,5 миллиметра;
• с двумя и более лопастями диаметром более 300 миллиметров и толщиной более 5 миллиметров, толщина стенки ствола которых составляет более 3,5 миллиметра.

Их применяют при строительстве крупных гражданских и промышленных объектов.

Существует также точка зрения, что относить сваи к первой или второй группе по нагрузкам следует, исходя из диаметра ствола. Это допустимо, но только когда речь идет о широколопастных сваях больших длин и диаметров (более 6 метров и свыше 159 мм) или узколопастных сваях. В случае с узколопастными конструкциями, используемыми в особо прочных сезоннопромерзающих и многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах, не меньшее значение имеет толщина металла, которая выступает дополнительным основанием для классификации.

Дополнительно

5.1. Толщина стенки ствола

По толщине стенки ствола винтовые сваи делятся на сваи малых толщин (до 3,5 мм включительно), средних толщин (свыше 3,5 миллиметра) и толстостенные (6 и более миллиметров).

Первая группа (до 3,5 мм включительно) рекомендована для строительства легких зданий и сооружений (беседки, ограждения и т.п.), которые относятся к классу ответственности III (пониженный), при условии их эксплуатации в неагрессивных грунтовых условиях.

Вторая группа (свыше 3,5 мм) применяется для строений III класса ответственности, передающих на фундамент более высокую нагрузку, а также для построек II (нормального) класса ответственности, но только на участках, представленных неагрессивными грунтами.

При строительстве в средне- и сильноагрессивных грунтах и/или при больших нагрузках (классы ответственности II (нормальный) и I (повышенный) лучше использовать толстостенные винтовые сваи.

Подбирается толщина металла на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта на участке строительства, о чем подробно рассказывается в статье «Подбор толщины стенки ствола на основании требований к сроку службы». Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета долговечности проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подбор диаметра ствола также осуществляется с учетом коррозионных процессов в грунте и в соответствии с требованиями к жесткости и прочности.

5.2. Толщина лопасти

Если говорить о толщине лопасти, то сейчас в строительстве используются сваи с толщиной лопасти до 5 миллиметров включительно и 6 и более миллиметров.

Как и в случае с толщиной стенки ствола, конструкции, относящиеся к первой группе, можно использовать только при строительстве легких зданий и сооружений, временных объектов. Для долговременных построек, крупных гражданских и промышленных объектов и для агрессивных грунтовых условий рекомендованы сваи с толщиной лопасти 6 и более миллиметров.

Подбирается толщина лопасти на стадии разработки проекта с учетом данных о коррозионной активности грунта.

5.3. Марка стали

При выборе марки стали нужно учитывать агрессивность среды, характер нагрузок и условия эксплуатации. Более подробную информацию о марках стали Вы найдете в статье «Использование стали различных марок в производстве».

5.4. Покрытие

Покрытие относят к дополнительным мерам защиты винтовых свай от коррозии, так как во время установки в грунт конструкции испытывают значительное абразивное воздействие. Более эффективным является увеличение толщины металла и использование качественной стали. Но нельзя отрицать, что нанесение покрытия при условии сохранения его целостности позволяет снизить негативное воздействие на надземную часть сваи и на участок в контактной области «атмосфера – грунт».

Производители винтовых свай в основном используют следующие покрытия:

• полимерные;
• грунты-эмали по ржавчине;
• полиуретановые;
• эпоксидные;
• цинковые (полученное методом горячего или холодного цинкования).

Подробные результаты испытаний перечисленных покрытий Вы можете найти в статье «Сравнительный анализ различных типов антикоррозийного покрытия.

Источник https://2191818.ru/blog/kak-vyibrat-vintovyie-svai/

Источник https://stroim-domik.org/stroitelstvo/fundament/svajnyj/svajno-vintovoj/kak-pravilno-vybrat

Источник https://glavfundament.ru/articles/kak_vybrat_vintovye_svai_dlya_fundamenta/