Как выбрать правильные винтовые сваи для фундамента

Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
karam1965karam karam1965karam
Юрий Карамнов Звенигород
Свайно-винтовые фундаменты сейчас делают на каждой второй частной стройке. Технология надежная (подходит для проблемных грунтов), но не без недостатков. О ее плюсах и минусах подробно рассказано в статье Что нужно знать о винтовых сваях для фундамента, но там не раскрыт один важный аспект: как не ошибиться при выборе конкретных металлических «винтов»? Поэтому, стараясь не повторять ранее изложенные истины, сосредоточу внимание наших дачников на тех деталях, которые им еще пока не известны.



Эти сваи выдержат дом или нет?
Эти сваи выдержат дом или нет?

Из какой стали сделаны сваи

Коснемся вопроса о том, из какой стали должна быть выполнена свая. Это важно, потому что от марки металла зависят качество и долговечность изделия.

Ads by

Сваи для легких построек

Обычно винтовые сваи производятся из стали марки Ст3 (цифра 3 является условным номером марки сплава), выполненной в соответствии с ГОСТ 380-2005. В зависимости от концентрации углерода в маркировке могут применяться цифры в пределах о 0 до 6.

Ст3 — это углеродистая сталь практически без добавок. Содержание углерода в ней колеблется от 0,05% до 0,7%, а прочие примеси минимальны. Эта марка стали является одной из самых распространенных и, в то же время, недорогих. На строительном рынке вполне вам может попасться сталь Ст3пс5 или с другими обозначениями после цифры 3. Это большого значения не имеет — важно, что марка стали именно Ст3. Она идеально подойдет для фундаментной опоры подсобных построек.

Литой шнек. Фото автора
Литой шнек. Фото автора

Сваи для дома

Но если вы собираетесь опереться в прямом и переносном смысле этого слова на стальной фундамент с далекой временной перспективой, то следует поискать винтовые сваи из стали марки 20 (Ст20). Это углеродистая конструкционная сталь, предназначенная для эксплуатации при высоких температурах и тяжелых нагрузках, которая стойко сопротивляется ржавчине.


Полые или цельные?

Чаще всего в строительстве применяются полые (трубчатые) винтовые сваи. Но из металла марки Ст20 делают сваи и с цельным стальным стволом. По словам производителей, они меньше подвержены деформации, имеют более высокие характеристики прочности и повышенную сопротивляемость коррозии. Вот здесь я хочу подискутировать, поскольку считаю, что полые сваи по прочностным характеристикам вообще не уступают цельным. Мою правоту поможет доказать пример из мира… орнитологии. Да-да, не удивляйтесь! Итак: если взять любую современную птицу на любом континенте и внимательно изучить и измерить трубчатые косточки ее скелета, то выяснится, что отношение их внешнего диаметра к внутреннему в числовом выражении всегда равно как 11 к 8. Это постоянство касается и московского голубя, и аргентинского кондора.

Вас не удивляет факт, что разных птиц на разных континентах это соотношение одинаково и постоянно? Ответ на этот вопрос сугубо инженерный! Дело в том, что указанное соотношение внешних и внутренних диаметров трубчатых костей пернатых определила матушка-природа. Именно при нем достигается максимальная прочность «трубы» при минимальной массе. Остальные пернатые древности, например конфуциусорнисы, жившие около 130 млн лет назад, просто вымерли, не выдержав эволюционной конкуренции естественного отбора с пернатыми с оптимальным соотношением диаметров костей.



В нашем случае трубы — это сваи. При соотношении внутренних и внешних диаметров в пропорции 11 к 8 их прочность будет оптимальной. Поэтому мне конструкция цельного ствола не кажется приоритетной.


Различия в конструкции винтовых свай

При всей внешней схожести винтовых свай они имеют несколько базовых вариантов исполнения конструкции. Прежде всего это касается способа образования нижнего наконечника ствола. Самый простой, так сказать кустарный, способ производства ствола состоит в том, что на торце трубы отрезным диском углошлифовальной машины (болгарки) делается несколько прорезей, делящих трубу на «лепестки», которые впоследствии слесарным молотком сбиваются в конус. Далее проваривают электросваркой швы между лепестками, и конус готов. Но сваи со сварным стволом подходят не для всех грунтовых условий. Например, в водонасыщенных грунтах они подвержены сильной коррозии.

Точечная сварка лепестков конуса приведет к его разрушению
Точечная сварка лепестков конуса приведет к его разрушению. Фото автора

Чтобы изготовить бесшовную трубу, точнее ее конус, нужны серьезные технологии. Такие сваи производятся посредством нагрева и вальцевания металла индукционным способом, что минимизирует количество сварных соединений, негативно влияющих на закручивание и эксплуатацию детали.

Завершая главу, посвященную конструкции ствола сваи, напомню, что после завинчивания в грунт цилиндрические пустоты в трубе заполняют пескобетонной смесью. Специалисты считают, что благодаря этому снижается вероятность образования ржавчины на внутренних стенках ствола.

Проржавевший конус сваи
Проржавевший конус сваи. Фото автора

Почему от винтовой лопасти зависит несущая способность сваи

Именно лопасть, а точнее ее площадь, определяет несущую способность винтовой сваи, потому что этой частью та опирается на грунт. Причем при завинчивании лопасть как бы уплотняет почву под собой и тем самым косвенно повышает возможную несущую нагрузку. Кто самолично, без использования техники, просто с соседями или друзьями пробовал завернуть сваю на участке, тот скажет, насколько это тугая (в прямом и переносном смысле) работа. Я бы сказал, что чем туже идет работа, тем большую нагрузку выдержит данная свая. А имеются грунты, в которые металл закручивать вообще бесполезно, например водонасыщенные.


Как делают винтовую лопасть

При кустарном производстве из листа металла на пламенном или лазерном станке вырезаются две половинки «бублика», каждая из которых по отдельности вальцуется в спиральную кривую. Потом половинки свариваются между собой. Получается одновитковый шнек, который вваривается в опорный ствол сваи.

Раскрой стального листа под лопастные заготовки
Раскрой стального листа под лопастные заготовки. Фото автора

При завинчивания такой сваи в грунт лопасть сваи испытывает максимальную нагрузку на истирание, поэтому шов в конце завинчивания нередко рвется и деформируется. Из-за этого ствол может оказаться без опорной поверхности, то есть «голым», что приведет к осадке дома в месте завинчивания такой сваи.

Заготовки после вальцевания превращаются.... в лопасти. Фото автора
Заготовки после вальцевания превращаются… в лопасти. Фото автора

Логическим продолжением совершенствования технологии изготовления винтовых свай стал метод, принципиально исключающий необходимость сваривания двух половинок «бублика». Для этого используется горячекатаная рулонная лента класса А (ГОСТ 6009-74) толщиной от 4 до 10 мм. Последняя обрабатывается на шнекопрокатном станке и закручивается в виде спирали. В результате на выходе получается буровой шнек, не имеющий сварных соединений. То есть проблема возможного отрыва лопасти от тела сваи исключена принципиально.

Для основательного долговременного сооружения диаметр лопастей не стоит выбирать меньше чем 300 мм, а число шнековых витков должно быть минимум полтора-два цельных. При возведении фундамента под легкое сооружение будет достаточно и одного витка.

Как обеспечить долговременную эксплуатацию свай

Длительная успешная эксплуатация свай зависит от состояния металла на границе металл — грунт и качества выполненной сварки.

Поговорим о первом аспекте. Главные истирающие нагрузки металл сваи испытывает во время завинчивания в грунт. Действительно, чтобы прорваться сквозь толщу зачастую весьма абразивного грунта, приходится заплатить истиранием лопастей. Первой преградой к истиранию является их поверхностная окраска. Однако при ее срыве металл остается один на один с грунтом, порой влажным, абразивным и даже агрессивным. В последнее время для поверхностной защиты рабочих поверхностей сваи применяют порошковое напыление. Оно пришло на смену ранее использовавшихся эпоксидных смол. Использование порошкового напыления с последующей термообработкой сваи в печи почти двукратно увеличило срок службы сваи.

Было бы несправедливо не упомянуть защиту металла свай цинком, то есть использование оцинкованной стали. Но цена таких свай непомерно кусачая.

Оцинкованные «шурупы»
Оцинкованные «шурупы»

Чтобы повысить срок службы свай, нужно применять неукоснительные высокие требования к сварке. Поэтому в процессе приобретения деталей будущего фундамента внимательно осмотрите каждую из свай. Что может заметить неопытный глаз начинающего застройщика? Следует поискать поверхностные трещины на лопастях, свищи, подрезы, прожоги, смещение кромок лопастей. В случае обнаружения этих недостатков — решительно отбраковывать предлагаемый товар и искать более подходящий.

Ростверк с раскосами
Ростверк с раскосами

Свайный фундамент состоит не только из завинченных свай, но и из обязательных соединяющих их балок, именуемых в общем случае ростверком. Учтите, что нельзя ограничиться только горизонтальными балками. Обязательно следует выполнить раскосы, причем во всех трех плоскостях.

Будет ли расти популярность свай

Надо учитывать, что мотивацией для выбора конкретной сваи служат не только данные о предстоящих нагрузках, но и характеристики грунта. С другой стороны, зная несущую способность данной сваи, можно рассчитывать количество опорных свай и шаг между ними. В статье Как рассчитать количество свай для фундамента каркасного дома рассмотрен подобный алгоритм на примере железобетонных свай, но суть его подходит и для винтовых.

Рискну предположить, что уже существуют способы производства винтовых свай, не нуждающиеся ни в одной из рассмотренных выше технологий. Коллега, который на деле наблюдает взрывную динамику развития «принтерной» технологии в КНР во всех отраслях промышленности, предсказывает, что через 5-7 лет эта технология станет доступной и экономически выгодной для производства винтовых свай. Сваи будут изготавливаться на принтерах. Пусть вам не покажется это фантастикой. Я знаком с весьма средней по размерам китайской компанией по производству «порошка» для промышленных принтеров. Так вот, в неделю там производится товарный эшелон такого высококачественного сырья. И продукция идет буквально нарасхват.

Каждое достойное повествование обычно заканчивается ссылками на рекомендуемую литературу. Вот и автор, не желая отходить от сложившейся традиции, сообщает читателям, что более серьезную информацию по рассмотренной выше теме можно почерпнуть в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».



Статья размещена в разделах: , ,
2 комментария 5 спасибо за статью   в избранное 1111 просмотров
Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
Автор статьи:




Комментарии (2)
Доброе всем утро! Совершенно неожиданно в сугубо технической статье я нашел забавную информацию из области… орнитологии. Можно сказать, что эта «птичья» информация стала реальной «вишенкой на торте» для сурового металлического повествования. Хотя статья посвящена, судя по ее названию, проблеме выбора свай, было бы уместно предоставить сугубо технологическую информацию, а именно — на какую глубину надо заворачивать сваи. Или с другой стороны — что является критерием приостановления процесса закручивания железных свай.
Интересно, возможно стальные винтовые сваи с сомнительными характеристиками действительно заменят сваями изготовленными с помощью принтеров. Не исключаю такую возможность через 5-7 лет. Технологии не стоят на месте, совершенствуются. Возможно, что появится такой супер прочный пластик, способный выдерживать большие нагрузки.

Пожалуйста, оставьте комментарий

Или через: