Винтовые сваи в промышленном строительстве стали использоваться ещё задолго до того, как получили широкое распространение в сегменте индивидуальной и общественной гражданской застройки. Промышленные объекты часто характеризуются внушительными размерами и весом, и сваи для них имеют значительно больший диаметр, чем для частных домов, гаражей и заборов.
Диаметр и другие параметры крупноразмерных свай
Большими диаметрами стандартных винтовых свай принято считать 133, 159, 219, 325 мм.
Свая удерживается в земле за счет опоры на нижнюю оконечность и трению о грунт своими боковыми сторонами. Чем больше площадь соприкосновения сваи с грунтом, тем выше сила ее сопротивления нагрузкам. Соответственно, длина ствола и диаметр опорной площадки — основные геометрические величины, влияющие на несущую способность сваи.
У винтовых свай основную площадь опирания образуют лопасти, одна или несколько. С увеличением ширины лопастей возрастает и несущая способность. Но сочетать слишком широкие лопасти с узким стволом нельзя, нагрузка будет распределяться неравномерно, и свая может деформироваться или сломаться. Поэтому при производства винтовых опор, рассчитанных на большие нагрузки, диаметр и ширина лопасти увеличиваются пропорционально.
Соотношение диаметра ствола, ширины лопастей и площади подошвы для однолопастной сваи большого размера приближенно выглядит следующим образом:
- Сваи 133 мм — диаметр лопасти 350 мм, площадь 960 см2;
- Сваи 159 мм — диаметр лопасти 550 мм, площадь 2374 см2;
- Сваи 219 мм — диаметр лопасти 600 мм, площадь 2826 см2;
- Сваи 325 мм — диаметр лопасти 850 мм, площадь 5670 см2.
Прочность металлических свай усиливается за счет толщины стенки ствола и лопастей. Для опор диаметром 133 мм она составляет 4,5-5 мм, при диаметре 159мм — 5-8 мм, металл для свай диаметром 219 и 325 мм не должен быть тоньше 6-10 мм.
Длина винтовых свай в стандартном исполнении может быть от 1 до 12 метров с шагом в 1 м. При необходимости длину ствола можно наращивать, используя составные сваи.
Несущая способность свай, помимо геометрических характеристик, во многом зависит от свойств грунта и рассчитывается для каждого конкретного случая. В очень общих чертах ее можно обозначить как лежащую в диапазоне от 8-14 тонн для диаметра 133 мм и до 50 тонн для диаметра 325 мм на одну опору.
Фундаменты промышленных сооружений: требования и особенности
Среди строительных сооружений для промышленности можно выделить несколько видов:
- Производственные и складские здания большепролетного типа, ангары;
- Трубопроводы;
- Линии электропередач;
- Осветительные мачты, маяки и другие объекты башенного типа;
- Портовые причальные сооружения.
Промышленные объекты нуждаются в надежном основании, так как:
- Имеют большие размеры и, соответственно, массу;
- Часто наполнены тяжелым оборудованием: станками, производственными линиями, кранами для подъема грузов, большим объемом сырья и продукции на складах;
- Действие механизмов, включенных в производственный цикл, вызывает вибрацию и увеличивает динамическую составляющую нагрузки;
- Подвержены сильному воздействию природной среды: крыши большой площади собирают много снега, высокие мачты и башни принимают на себя большие ветровые нагрузки, а гидротехнические сооружения — силу волн и течений.
В итоге сумма нагрузок на фундамент может составлять сотни тонн, поэтому к устойчивости и прочности основания промышленного объекта предъявляются особые требования, обеспечивающие безопасность людей в ходе эксплуатации сооружения.
В соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», при выборе типа фундамента, помимо конструктивных, технологических особенностей и действующих на строение нагрузок, должны быть учтены:
- Свойства грунтов и уровень сейсмичности;
- Условия существующей застройки и возможное влияние на нее;
- Экологические требования.
Также стоит принять во внимание, что трассы ЛЭП и трубопроводов иногда проходят по пересеченной местности, где особенности рельефа затрудняют строительные работы.
Преимущества винтовых опор большого диаметра для оснований промышленных объектов
Высокие требования к надежности в условиях повышенных нагрузок заставляют проектировщиков и строителей с особой тщательностью подходить к выбору типа фундамента при возведении промышленных сооружений. Свои условия диктуют и рельеф, состояние грунта, экономические соображения. Часто все векторы оптимизации сходятся в точке предпочтения большеразмерных винтовых свай всем другим видам оснований. Причин этого несколько:
- Несущая способность фундамента из винтовых свай, каждая из которых может выдержать нагрузку от 10 до 50 тонн, позволяет возводить массивные конструкции. Для усиления сопротивления нагрузкам сваи располагают кустами по нескольку штук в наиболее критичных местах: под стыками несущих стен, колоннами, точками монтажа тяжелого оборудования;
- Толщина металла стенок и лопастей создает достаточный запас прочности по сдавливающим и горизонтальным деформациям;
- Регулируемая длина свай позволяет преодолевать толщу нестабильного грунта, передавая нагрузку на устойчивые породы, поддерживающие лопасти, и строить там, где другие виды фундамента не подходят;
- С помощью опор разной длины можно нивелировать неровности рельефа;
- Строительство на винтовых сваях возможно вблизи других объектов и коммуникаций, так как не требует рытья больших котлованов или применения сваебойный техники, вызывающей вибрации;
- При использовании винтовых свай в качестве фундамента минимизируется ущерб окружающей среде и соблюдаются экологические требования;
- Свайно-винтовое основание экономически выгодно благодаря сравнительно низкой себестоимости: меньше затраты на стройматериалы, производство земляных работ, аренду или амортизацию строительной техники;
- Объект можно ввести в строй в короткие сроки — монтаж винтовых свай без предварительной выемки грунта занимает несколько дней и сразу готов к восприятию нагрузок. Начинать строительство можно в любое время года, а эксплуатировать готовое сооружение сразу с полной нагрузкой, так как свайные фундаменты мало подвержены осадке.
