Винтовые железобетонные сваи
Сравнительный анализ забивных (висячих), буронабивных и винтовых железобетонных свай

Расчет несущей способности свай


Несущая способность Φ (тс) висячей забивной сваи диаметром до 0,8 м., работающей на сжимающую нагрузку, определяется как сумма расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

Φ=m (mRRF+u∑mffili), где

m коэффициент условий работы сваи в грунте (принимаем m=1)
mR коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, учитывающий влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта
R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (тс/м2)
F площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи (м2)
u наружный периметр поперечного сечения сваи (м)
mf коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта
fi расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи (тс/м2)
li толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м2)

Несущая способность Φ (тс) буронабивной сваи и сваи-столба диаметром до 0,8 м. определяется по формуле:

Φ=mRF, где

m коэффициент условий работы сваи в грунте (принимаем m=1)
R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (тс/м2)
F площадь опирания на грунт буронабивной сваи и сваи-столба2), принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения

Несущая способность Φ (тс) железобетонной винтовой сваи определяется по формуле:

Φ=mRF+∑mRiRiSiNi, где

m коэффициент условий работы сваи в грунте (принимаем m=1)
R расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (тс/м2)
F площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи (м2)
mRi коэффициент условий работы грунта под i-ым витком винта сваи (принимаем mRi =1)
Ri расчетное сопротивление грунта под i-ым витком винта сваи (тс/м2)
Si площадь опирания на грунт i-го витка винта сваи (м2)
Ni количество витков в i-том слое грунта

Сваи:
1 – забивная свая 300×300 мм, длина 6000 мм, погружаемая гидромолотом
2 – буронабивная свая Ø300 мм, длина 6000 мм, погружаемая при помощи обсадной трубы
3 – винтовая свая Ø300 мм, винт Ø360/0×200 мм, длина 6000 мм, погружаемая инвентарным устройством

Все сваи погружаются на глубину 5 м.
Грунтовые условия:
Слой 1 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 60 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 1,2 тс/м2
Слой 2 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 125 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 2,2 тс/м2
Слой 3 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 400 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 5,8 тс/м2

Расчет несущей способности забивной висячей сваи

Φ=m (mRRF+u∑mffili)


При погружение забивкой сплошных свай механическими (подвесными), гидравлическими и дизельными молотами коэффициенты условий работы грунта mR и mf принимаются равными 1.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2
Площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи F=0.3×0.3=0.09 м2
Наружный периметр поперечного сечения сваи u=4×0.3=1.2 м

Φ =1x (1×400×0.09+1.2x (1×1.2×2+1×2.2×2+1×5.8×1))=51.12 тс

Расчет несущей способности буронабивной сваи

Φ=mRF

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2
Площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F=∏R2=3.14×0.152=0.07 м2

Φ=1×400×0.07=28 тс


Для того, чтобы несущая способность буронабивной сваи приблизилась к несущей способности забивной сваи, -  ее диаметр в конкретном случае необходимо увеличить до 400 мм, тогда:

площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F=∏R2=3.14×0.22=0.0126 м2

Φ=1×400×0.0126=50.24 тс

Расчет несущей способности винтовой сваи

Φ=mRF+∑mRiRiSiNi

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2
Площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F=∏R2=3.14×0.152=0.07 м2
Шаг винта равен 2/3 диаметра сваи М=2/3×300=200 мм
Количество витков винта сваи 5
Длина винта сваи L=Mx5=1 м

Φ=1×400×0.07+1×400×0.16=92 тс


Для того, чтобы несущая способность забивной сваи приблизилась к несущей способности винтовой сваи в конкретном случае, -  ее необходимо погрузить на глубину 11 м, тогда:

Φ=1x (1×400×0.09+1.2x (1×1.2×2+1×2.2×2+1×5.8×7))=92.8 тс

Либо использовать забивную сваю сечения 400×400 мм и погружать на глубину 5.85 м, тогда:

Площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи F=0.4×0.4=0.16 м2
Наружный периметр поперечного сечения сваи u = 4×0.4 = 1.6 м

Φ=1x (1×400×0.16+1.6x (1×1.2×2+1×2.2×2+1×5.8×1.85))=92 тс


Для того, чтобы несущая способность буронабивной сваи приблизилась к несущей способности винтовой сваи, -  ее диаметр в конкретном случае необходимо увеличить до 550 мм (либо делать сваю с расширенной до 550 мм пятой), тогда:

площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F=∏R2=3.14×0.2752=0.23 м2

Φ=1×400×0.23=92 тс


Как видно из расчетов несущих способностей свай при равных условиях – винтовая свая в 2 раза превосходит забивные (висячие) и в 3 раза буронабивные сваи.

Сваи:

1 – забивная свая 300×300 мм, длина 6000 мм, погружаемая гидромолотом

2 – буронабивная свая Ø 300 мм, длина 6000 мм, погружаемая при помощи обсадной трубы

3 – винтовая свая Ø 300 мм, винт Ø 360/0×200 мм, длина 6000 мм, погружаемая инвентарным устройством

Все сваи погружаются на глубину 5 м.

Грунтовые условия:

Слой 1 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 60 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 1,2 тс/м2

Слой 2 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 125 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 2,2 тс/м2

Слой 3 – глубина 2 м, сопротивление грунта R 400 тс/м2, сопротивление грунта на боковой поверхности fi 5,8 тс/м2

Расчет несущей способности забивной висячей сваи

Φ=m (mRRF+u∑mffili)

При погружение забивкой сплошных свай механическими (подвесными), гидравлическими и дизельными молотами коэффициенты условий работы грунта mR и mf принимаются равными 1.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2

Площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи F = 0.3 x 0.3 = 0.09 м2

Наружный периметр поперечного сечения сваи u = 4 x 0.3 = 1.2 м

Φ = 1 x ( 1 x 400 x 0.09 + 1.2 x ( 1 x 1.2 x 2 + 1 x 2.2 x 2 + 1 x 5.8 x 1 ) ) = 51.12 тс

Расчет несущей способности буронабивной сваи

Φ=mRF

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2

Площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F = π R2 = 3.14 x 0.152 = 0.07 м2

Φ = 1 x 400 x 0.07 = 28 тс

Для того, чтобы несущая способность буронабивной сваи приблизилась к несущей способности забивной сваи, - ее диаметр в конкретном случае необходимо увеличить до 400 мм, тогда:

площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F = π R2 = 3.14 x 0.22 = 0.0126 м2

Φ = 1 x 400 x 0.0126 = 50.24 тс

Расчет несущей способности винтовой сваи

Φ=mRF+∑mRiRiSiNi

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 400 тс/м2

Площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F = π R2 = 3.14 x 0.152 = 0.07 м2

Шаг винта равен 2/3 диаметра сваи М = 2/3×300 = 200 мм

Количество витков винта сваи 5

Длина винта сваи L = M x 5 = 1 м

Φ = 1×400×0.07 + 1×400×0.16 = 92 тс

Для того, чтобы несущая способность забивной сваи приблизилась к несущей способности винтовой сваи в конкретном случае, - ее необходимо погрузить на глубину 11 м, тогда:

Φ = 1 x ( 1 x 400 x 0.09 + 1.2 x ( 1 x 1.2 x 2 + 1 x 2.2 x 2 + 1 x 5.8 x 7 ) ) = 92.8 тс

Либо использовать забивную сваю сечения 400x400 мм и погружать на глубину 5.85 м, тогда:

Площадь опирания на грунт, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи F = 0.4 x 0.4 = 0.16 м2

Наружный периметр поперечного сечения сваи u = 4 x 0.4 = 1.6 м

Φ = 1 x ( 1 x 400 x 0.16 + 1.6 x ( 1 x 1.2 x 2 + 1 x 2.2 x 2 + 1 x 5.8 x 1.85 ) ) = 92 тс

Для того, чтобы несущая способность буронабивной сваи приблизилась к несущей способности винтовой сваи, - ее диаметр в конкретном случае необходимо увеличить до 550 мм (либо делать сваю с расширенной до 550 мм пятой), тогда:

площадь опирания на грунт, равная площади поперечного сечения сваи F = π R2 = 3.14 x 0.2752 = 0.23 м2

Φ = 1 x 400 x 0.23 = 92 тс

Как видно из расчетов несущих способностей свай при равных условиях – винтовая свая в 2 раза превосходит забивные (висячие) и буронабивные сваи.
mmm-www.com
Рекомендуем уникальный интернет-каталог сайтов MMM-WWW - бесплатный SEO-инструмент, который улучшает качественные показатели ресурсов за счет получения большого количества ссылок и дополнительного трафика!