Розрахунок несучої здатності гвинтових паль

Переваги гвинтових паль значно розширюють можливості будівництва – будівлі можна зводити за любої погоди, на слабких і підтоплюються грунтах. При плануванні пальового фундаменту в першу чергу спираються на значення несучої здатності гвинтових виробів. Саме цей параметр визначає сумарне навантаження, яке зможе витримати опора споруджуваного будови.

Опис виробів і нюанси їх монтажу

Під гвинтовими палями розуміються сталеві труби, що мають загострений кінець і гвинтові лопаті для закручування в грунт. Відсутність будь-яких швів у паль пояснює їх високу міцність і незначну схильність до корозії. Стінки труби можуть мати різну товщину – зазвичай ця цифра знаходиться в діапазоні від 4 до 7 мм. Будівельний ринок пропонує споживачеві палі будь-якої довжини, мінімальна – 1 м.

Призначення гвинтового наконечника не обмежується монтажної функцією, лопаті перешкоджають виштовхування вироби грунтом. Невінтовой варіант паль вимагає бетонування, в той час як вироби з нарізаною різьбою немає потреби закріплювати в структурі грунту. Це дозволяє знизити собівартість робіт зі зведення фундаменту.

Габарити фундаменту і масштаби проекту є тими факторами, які визначають вибір технології установки гвинтових паль:

  • вручну;
  • із залученням гідравлічної спецтехніки.

Метод монтажу не впливає на показник несучої здатності виробів. При будь-якому сценарії труби вворачивают в землю на зразок шурупа. Але для підвищення міцності майбутнього фундаменту монтаж гвинтових виробів вимагає дотримання ряду правил:

1) в мерзлому або має включення твердих гірських порід грунті попередньо необхідно зробити свердловину буровою установкою. Це лідерних отвір полегшить будівництво і не зашкодить несучої здатності майбутнього підстави;

2) на заболочених і часто підтоплюються грунтах дуже важливо провести ряд антикорозійних заходів. Спочатку тіло труби всередині заливають бетонним розчином, потім обробляють сталеву поверхню зовні будь-яким гідрофобним складом;

3) важливе завдання – підвищення міцності 2-метрових паль, їх зміцнюють зсередини арматурою.

Розрахунок несучої здатності паль проводиться для ідеальних умов монтажу. Навіть невеликі відступи від технології установки відступу по міцності готової конструкції. Важливо правильно оцінити структуру ґрунту і намітити точну послідовність робочих операцій.

Плюси і мінуси гвинтових пальових виробів

Ключова позитивна риса гвинтових паль – їх висока несуча здатність. Крім цього, у виробів зі сталі є й інші переваги:

  • монтаж фундаментних елементів виконується без будь-якої підготовки території – потреби в виїмці пластів грунту, проведенні осушувальних робіт та інших маніпуляцій немає;
  • швидкість будівництва вигідно відрізняється від пристрою, наприклад, стрічкового або плитного підстави;
  • відсутня необхідність додаткового зміцнення фундаментів гвинтів, що робить бюджет проекту цілком прийнятним;
  • угвинчені палі можна навантажувати відразу після завершення установки;
  • покриття труб антикорозійними засобами дозволяє будувати фундаменти навіть в болотистих місцевостях, що широко використовується зведенні ЛЕП при прокладці електротрасс;
  • зі спеціальної техніки потрібно лише один вид, обладнаний гідравлікою. При влаштуванні блочного фундаменту потрібно екскаватор, кран, техніка для переміщення підйомного механізму і транспорт для вивезення грунту з котловану.

Гвинтові палі не позбавлені і своїх недоліків:

1) при монтажі виробів в дуже тверді шари грунту антикорозійне покриття може бути пошкоджено, що викличе їх поступове ураження корозією. Результат очевидний – скорочення значення несучої здатності фундаменту;

2) монтаж гвинтових виробів поблизу електропідстанцій та маршрутів електричок пов’язаний з певним ризиком – в структурі грунту поблизу таких об’єктів накопичується блукаючий електрострум, який призводить до деградації стали і зниження міцності підстави.

Сфера застосування гвинтових виробів

Застосування свайно-гвинтових виробів в різних галузях життєдіяльності людини має широкий діапазон:

  • зведення опор під лініями електропередач;
  • зовнішня реклама;
  • проведення спортивних заходів (установка великих моніторів, інших висотних конструкцій);
  • будівництво щоглових споруд;
  • зведення всіляких господарських споруд;
  • розширення будинку за рахунок будівництва додаткових приміщень;
  • роботи в умовах високої вологості (підземні споруди, мости, портові пристані і т.д.);
  • додаткове зміцнення бетонних фундаментів.

Важливо: на розрахунок граничного навантаження на опору впливають не розміри самих виробів, а площа їх підошви і несучі можливості грунту.

Як визначити площу свайне підошви

Лопаті при вгвинчування в грунт, здавлюють його пласти і здійснюють грунтову ущільнення. Коли паля встановлена, вона починає грати роль підошви і сприймає на себе навантаження будівлі. Для розрахунку навантаження, яку можуть витримати опори-труби, потрібно обчислити площу підошви кожного виробу.

Обчислюється площа являє собою коло, і утворена гвинтовий лопаттю фігура – коло. Розрахунок заснований на формулі:

S =? R ?.

Значення радіуса в даному випадку дорівнює видалення крайньої точки на лопаті гвинта від осі палі. Зазвичай завод-виготовлювач гвинтових виробів постачає свою продукцію готовими таблицями, в яких вказана площа підошви кожного виду виробів.

Розрахунок: нормованим діаметром для палі 108 є значення в 30 см. Виходить, що радіус становить? діаметра, або 15 см. Використовуючи вищезазначену формулу для визначення площі кола, виходить 706,5 кв. см (3,14 * 15).

Як визначити несучу силу грунту і кожної палі

Розрахунок несучої сили кожного типу грунту вже давно зроблений. Результати точних геологічних та інженерних вишукувань зведені в таблицю, представлену в тексті (таблиця 1).

Знаючи навантаження, яку здатний приймати на себе грунт і площа палі, можна виконати розрахунок несучої здатності гвинтового вироби 89 або 108. Для прикладу візьмемо тип ґрунту – глина.

1) діаметр гвинтового елемента дорівнює 30-ти см, площа для цього прикладу розрахована раніше і становить 706,5 кв. см;

2) з таблиці несучих можливостей грунту візьмемо значення для глинистої структури – 6 кг / кВ. см;

3) перемножуємо цифри і отримуємо результат 4,2 тонни.

Розрахунок навантаження показав, що певна паля (89, 108 або 133) при зануренні в глинистий грунт витримає навантаження, що не перевищує 4,2 тонн. За умови заглиблення 200-250 см.

Для визначення сумарного навантаження на майбутній фундамент необхідно провести розрахунок для одного пальового елементу і помножити на число паль 108 (або інших, використовуваних за проектом моделей).

Важливо: гвинтова паля 108 розшифровується як фундамент елемент з 108-мм перетином сталевої труби-стрижня.