Как правильно выбрать винтовые сваи по исполнению и размерам для различных конструкций

Обзорная характеристика изделий

Винтовые сваи представлены металлической трубой, рабочий наконечник которой имеет лопасти. Такие изделия применяются для создания опорных конструкций для ограждений или небольших легковесных строений. Наиболее актуальные типы почв – пучинистые и со сложным рельефом. Со стороны грунта во время сезонного движения на фундамент может оказываться нагрузка в пределах 0,2 МПа, сваи обладают прочностью на растяжение от 330 до 600 МПа. То есть пучение изделиям не страшны.

В продажу винтовые сваи поступают нескольких видов по конструктивному исполнению:

1. Узколопастные. Здесь наконечник литой, соединяется с основой путем сварки. Торец может быть тупым с зубчиками по кромке или заостренным. Первый применяется в условиях вечной мерзлоты, второй хорошо справляется с почвой, в которой имеются каменистые и осколочные породы, плотные породы.
2. Широколопастные. Здесь имеется одна литая лопасть. Витков может быть один или 1,5. Заостряется наконечник самой трубы.
3. Многолопастные. Аналог широколопастного образца дополнительно имеет на основе несколько лопастей на расстоянии от боковых витков. Это позволяет упростить опирание на стенки грунта, компенсировать вертикальные движения в лунке.

Разновидности наконечников винтовых свай по исполнению Источник sk-resultat.ru
Характеристики винтовых свай могут зависеть как от размеров, так от типа наконечника:

1. Сварной. Это бюджетный вариант из трубы и приваренной лопасти. Для ответственных конструкций такие сваи лучше не использовать. Из-за простоты изготовления их часто подделывают, а качество сварного шва можно оценить только на практике. Часто происходит отрыв во время монтажа или стык быстро разрушается из-за коррозии. Оптимальное применение – временные постройки и ограждения.
2. Литой. Здесь лопасти с наконечником представляют цельную конструкцию приваренную к трубе. Здесь наблюдается более точная геометрия изделий и увеличенная толщина основания (13 мм против 5 мм у сварных аналогов). Такое устройство винтовых свай отличаются надежностью, они хорошо справляются с препятствиями при погружении в плотный грунт. Однако и здесь качество страдает у кустарных производителей. Они халатно относятся к технологии литья, используют дешевую сталь, упускают этап термообработки.

Литые наконечники для винтовых свай Источник prom.st
Отдельно мастера выделяют образцы с утолщенными стенками. Они изготавливаются из насосно-компрессорной трубы и считаются хорошими конкурентами литым сваям. Здесь главное отличие ствола в стойкости к коррозии, что обосновывает долговечность.

Среди плюсов винтовых свай в целом выделяется возможность проведения монтажа с соблюдением технологии в любых погодных условиях. Однако стоит отметить два важных ограничения в использовании. Трубы могут выдерживать незначительную нагрузку, и металл подвергается коррозии. То есть для возведения монолитного или многоэтажного дома весом свыше 60 тонн придется рассматривать иные варианта устройства фундамента.

Механическая установка винтовых свай зимой Источник bel-svai.by

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

Долговечность также определяется качеством сварного шва и защитной обработки. Кроме прочего, если рядом с домом имеются ретрансляторы, электростанции, железная дорога, грунт имеет высокий уровень влажности, то свайно-винтовая конструкция будет подвергаться повышенному агрессивному воздействию и служить еще меньше.

Содержание

• Преимущества винтовых свай
• Ограничения для винтовых свай по Международным строительным нормам
• Какой грунт не подходит для винтовых свай
• Требования к элементам конструкции винтовой сваи

Почти 200 лет назад в США появилось первое строение на винтовых сваях. Это был маяк Стонингтон-Харбор в Коннектикуте: десятиметровая каменная башня, соединенная с каменным домом смотрителя. Этот маяк цел до сих пор.

Винтовые сваи разработал молодой ирландец Александр Митчел. На «винтовых сваях Митчела» строили маяки и причалы, железнодорожные мосты и путепроводы. Преимущества винтовых свай были очевидны:

• скорость (готова к использованию сразу же после установки);
• технологичность (понято, что вручную сваи для промышленного использования не ввинчиваются);
• невысокая стоимость (они всегда дешевле железобетонных фундаментов);
• независимость от климатических условий (их можно устанавливать хоть в мороз, хоть в жару от -35 до 35 градусов Цельсия).
• независимость от УГВ: не надо волноваться из-за набухающих грунтов и осушать площадку.

Посмотрите видео о том, как легко можно бурить сваи даже зимой:

Размерный ряд

Винтовые сваи могут быть со сварными и литыми наконечниками. По надежности лучшими считаются вторые, особенно с полимерным покрытием. Однако для инженерных расчетов при составлении проекта важными считаются такие технические параметры, как вес, длина и диаметр изделий. В таблице приведены соотношения размеров и массы (в кг):

В частном секторе, как правило, используются три типа свайных опор. Изделия с диаметром трубы 76 мм подходят для простых ограждающих конструкций и хозяйственных построек. Под места отдыха, мастерские, заборы с кирпичными столбами применяются винтовые сваи с сечением основы 89 мм. Фундамент под каркасный дом или небольшой сруб (брус, бревно) оптимально будет выбрать 108 мм. Для более тяжелого пеноблочного здания или бревенчатую избу подойдет предельный вариант – 133-159 мм. Рассмотрим детальнее информацию о размерах винтовых свай.

Длину на строительном участке или на производственной линии можно изменить при необходимости. В проектную документацию главным образом вносят диаметр винтовых свай. Выбор параметра регламентируется следующими факторами:

• Грунт. Здесь важны состав, перепады влажности и уровень грунтовых вод. Информацию можно получить путем геологического исследования.
• Рельеф. Для прямого участка и наклонного понадобятся сваи с разными параметрами.

Свайно-винтовой фундамент на склоне Источник odstroy.ru

Типовые опоры, их диаметр и выдерживаемый вес

Размеры свай и их длина должны соответствовать категории строения. Типовые размеры конусных опор, задействованных в частном строительстве, имеют следующие параметры:

• СВ89х250;
• СВ108х300;
• СВ133х350.

Первое цифровое значение обозначает диаметр стволовой части (мм), а второе – диаметр винтовой лопасти. Для конструкций, имеющих легкий вес, к которым можно отнести ограждения и садовые постройки, подойдет опора, ствольный диаметр которой равен 76 мм. Забор с кирпичными столбами, дачные пристройки, навесные конструкции и беседки устанавливают на конусы, у которых диаметр составляет 89 мм. Для небольшого деревянного дома из бруса и бревна, а также каркасных построек подходят оцинкованные лопастные стержни чуть большего размера (108 мм). Ну и завершают наш рейтинг самые мощные образцы несущих элементов фундамента (133 мм), с лихвой выдерживающие натиск тяжелой бревенчатой избы и пеноблочного сооружения. Чтобы точно рассчитать размеры необходимых свай с наконечником, нужно знать хотя бы приблизительный вес будущих хором.

Параметры часто используемых опор

Несколько слов про монтаж

В отличие от иных типов фундамента свайно-винтовой не требует устранения плодородного слоя земли и формирования котлованов с лунками. Здесь можно ограничиться разметкой территории и формированием небольшого отверстия размером немного превышающим диаметр лопастей. Так будет удобнее начать вкручивание сваи.

По технологии выполнить установку винтовых свай можно механически или вручную. Здесь понадобится сделать сквозное отверстие для вставки рычагов. Главное – соблюсти строгую вертикальность положения трубы. После вкручивания всех свай до нужной глубины выступы выравниваются по горизонтали, лишнее срезается болгаркой. Внутрь трубы сваи проводится заливка бетона, чтобы увеличить надежность опоры и снизить риск появления коррозии. На кромки далее навариваются металлические оголовки для монтажа нижней обвязки из балок.

Вкручивание свай вручную Источник rabotai-sam.ru

Какой грунт не подходит для винтовых свай

Особенности грунта, для которого винтовые сваи будут нерациональными и даже опасными, сформулировал пользователь FORUMHOUSE c ником Игорь3.

Слабонесущий грунт – свая легко вкручивается на всю глубину или свободно вращается, не закручиваясь. Столкнувшись с этим явлением, обычно сваю наваривают до упора до прочного грунта, но:

Игорь3Пользователь FORUMHOUSE

Глубина до прочного грунта может быть боле 7 метров, что делает этот тип фундамента уже не рациональным.

Твердый грунт. Это довольно распространенное явление: грунт настолько жесткий, что металл не выдерживает, обычную винтовую сваю с лопастями просто не вкрутить.

Каменистый грунт. Даже небольшие камни на пути лопастей усложняют вкручивание или делают его невозможным.

Как и для всех видов заглубленных фундаментов, для фундамента из винтовых свай обязательна боковая поддержка грунтов. В п. 1810.2.1 Международного строительного кода IBC для винтовых свай, которые устанавливаются в текучих грунтах или воде и не связанных между собой в группы обязательно требование:

Глубина заглубления сваи в плотные грунты — минимум 1542 мм, а в мягкие — минимум 3048 мм.

Коротко о главном

Винтовые сваи – это металлические трубы, рабочий наконечник у которых имеет лопасти с одним и более витком.

Различают изделия по типу наконечника: форма, количество лопастей, со сварными либо литыми наконечниками.

В зависимости от исполнения наконечника сваи применяются для строительства опорной системы на различных грунтах.

Назначение также определяется размерами свай: диаметр и длина.

По мере увеличения габаритов изделия сваи применяются для установки штакетного забора, хозяйственных построек, легких каркасных или блочных, монолитных домов.

У свайно-винтового фундамента имеется один существенный недостаток – если строение по весу превышает 60 тонн, то рекомендуется выбирать другой, более мощный тип фундамента.

Оценок 0

Прочитать позже

Предназначение

Такая разработка появилась неслучайно, ведь всем известно, что для легковесных сооружений зимнее пучение оборачивается серьезной проблемой, особенно если речь идет о строительстве деревянного дома на водянистой глинистой земле. Даже заглубление опоры ниже линии промерзания может не дать желаемого результата, так как малый вес постройки не противодействует существенным силам пучения, действующим на нижний сегмент основы, и она полностью или частично выталкивается вверх. И только благодаря расширению, которым снабжены винтовые сваи типа шуруп, удается избежать подобных неприятностей.

Свайно-винтовой фундамент

Плотный слой грунта надежно удерживает лопасть, и металлический штырь остается на своем месте. Здесь можно не беспокоиться о разрыве сваи, так как прочностные характеристики стали на растяжение соответствуют 330 – 600 МПа, в то время как силы пучения не превышают 0,2 МПа.

Оголовок для винтовой сваи

Как было отмечено выше, оголовок не является необходимым элементом сваи, если ростверк выполнен из металлических балок или железобетона. Однако в строительстве жилых домов чаше всего применяют деревянную обвязку. Оно требует плоского основания концов свай. Поэтому оголовки в таком случае необходимы.

Оголовок изготавливается достаточно просто:

Труба представлена в виде цилиндра с диаметром чуть больше диаметра тела сваи – так, чтобы его можно было надеть на сваю. Длина отрезков – порядка 10-15 см. На цилиндр наваривается квадратный или круглый лист металла. Получается конструкция в виде шляпки. Особенно тщательно нужно следить, чтобы срез трубы был строго перпендикулярен ее оси.

Как правило, для крепления бруса в оголовках просверливают отверстия под мощные винты – обычно по углам прямоугольника.

Снизу на оголовок навариваются ребра жесткости

Оголовок винтовой сваи

Оголовки изготавливаются отдельно от свай и привариваются уже в процессе монтажа фундамента – после выведения плоскости.

Технология монтажа

Монтаж свайного фундамента с ростверком под газобетон выполняется по СП 24.13330.2011 и «ТТК. Бетонирование свайного ростверка». Работы по устройству основания включают: расчет, подготовку, устройство свайного поля и ростверка. Расскажем о каждом этапе подробно.

Как рассчитать свайно-ростверковый фундамент под газобетон

Расчет выполняется на основании действующих СНиП и включает две части:

Расчет для свайного поля

1. Размеры свайных опор. Зависят от площади и веса газобетонного строения, типа грунта на участке. Размер опор должен быть выбран таким образом, чтобы эффективно воспринимать нагрузку от сооружения, не допускать его осадки. Сваи устанавливаются не только по периметру, но и под всеми несущими стенами будущего дома. Сечение буронабивных опор определяется по таблице:

Важно! Выбранное сечение и расстояние между опорами должно обеспечивать такую несущую способность свай, которая будет на 5-10% выше действующей нагрузки. Действующая нагрузка — это вес дома из газоблоков в готовом состоянии, т.е. с наружной и внутренней отделкой, водосливами и пр.

Лопасть сваи и ее монтаж

Лопасти свай являются элементом, обеспечивающим превращения крутящего момента в движущий. Существует несколько видов лопастей для винтовых свай и способов их монтажа.

Лопасти могут быть в виде:

• Сплошного винта
• Сборного винта из нескольких заготовок

Сплошной винт составляет один так называемый заход или виток. Они имеют самую высокую конструкционную прочность, но усилие по завинчиванию сваи с таким винтом выше, чем у свай с несколькими витками спирали.

Способ изготовления однозаходной лопасти состоит в следующем:

• Разметка заготовки, представляющей собой шайбу из листового металла
• Раскрой заготовки
• Разводка заготовки – то есть превращение ее в спираль.

Заготовка представляет собой круг с внешним диаметром порядка 15-30 см в зависимости от диаметра трубы под сваю. Внутри большого круга вырезается внутренний круг, диаметр которого равен диаметру трубы. В результате получается плоское кольцо или шайба.

Чтобы придать ей форму лопасти, производят надрез аналогично созданию пружинной шайбы. Его можно выполнить по прямой от центра к диаметру, а можно по специально отмеченной кривой – в зависимости от требуемой формы лопасти.

Заготовка для лопасти сваи

Для лопасти обычно берется лист толщиной 5-7 мм, и его резка требует высокой режущей способности резака. Лучше всего применять плазменную резку, но возможна и газорезка. Наиболее качественные заготовки получаются с использованием лазерной резки металла. Внутреннюю часть кольца рекомендуется тщательно обработать наждаком, что обеспечит более качественное сварное соединение с телом трубы.

Разводка полученной шайбы производится следующим способом. Участок напротив разреза нужно зажать в тиски и разжать концы лопасти – ломиком или монтировкой. Это достаточно ответственная операция – нужно постоянно контролировать форму лопасти, чтобы она впоследствии правильно «села» на тело трубы.

Полученную заготовку в виде лопасти можно приварить только к телу трубы, выше заостренного конца. Более высокое качество лопасти обеспечивается ее сужением к острию, но это требует вырезания заготовки по специально приготовленному шаблону. Его можно вырезать из плотного картона, подгоняя к трубе. Такой раскрой более трудоемок, но позволяет достичь лучшего результата – свая будет легче вворачиваться в грунт.

Сборный винт составляется из нескольких заготовок. Фактически берется та же заготовка в виде шайбы и разрезается на две части. В результате лопасть не является непрерывной, а как бы составлена из двух полукольц. Их проще приваривать к телу трубы – сначала прихватывается первое полукольцо, после чего к нему и к телу трубы – второе.

Это упрощает работу, но общее соединение становится менее прочным, чем в первом случае.