Винтовые железобетонные сваи: Какие сваи лучше: винтовые или железобетонные? Рассматриваем плюсы и минусы свайных фундаментов

Содержание

Что лучше: винтовые или забивные сваи

Одним из важнейших вопросов, которые приходится решать собственнику земельного участка, является выбор основания для строительства дома или другого сооружения. Сегодня существует множество типов оснований, каждое из которых имеет свои индивидуальные особенности, достоинства и недостатки.

Среди всех существующих вариантов наиболее востребованными являются свайные фундаменты, потому многие интересуются, что лучше: винтовые или забивные сваи выбрать для здания? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо разобраться в особенностях конструкций и их достоинствах.

Забивные ЖБ столбы

Забивная свая – это железобетонное изделие с арматурным каркасом, которое заглубляется в землю с помощью специальных механических молотов. Они представлены на рынке в широком ассортименте, бывают разной длины, диаметра и формы сечения. Наиболее популярными считаются квадратные столбы, круглые и прямоугольные.

Основными преимуществами ЖБ опор являются:

  1. Высокая несущая способность. ЖБ сваи могут выдерживать даже самые большие нагрузки, потому их применяют для возведения зданий и сооружений разного назначения и веса. Они подходят для строительства жилых домов из любых материалов, хозяйственных сооружений, промышленных и иных объектов.
  2. Стойкость. Железобетонные изделия отличаются стойкостью к коррозийным процессам и другим неблагоприятным влияниям. Они сохраняют свои характеристики на протяжении длительного времени, даже при сложных условиях эксплуатации.
  3. Доступность. Отличаются привлекательной ценой, они обходятся дешевле устройства буронабивных конструкций и традиционного ленточного основания.
  4. Вариативность. Бывают самых разных форм и размеров. Для строительства можно использовать конструкции длиной до 25 м.
  5. Универсальность. Подходят для монтажа на любых грунтах.

К их минусам можно отнести большой вес и сложность транспортировки, необходимость использования специальной техники для монтажа, что увеличивает стоимость и усложняет строительство в целом. Кроме того, процедура забивки отличается шумностью, а потому работы придется согласовывать и выполнять в строго определенное время.

Свая – это полая стальная труба, имеющая заостренный наконечник с винтовой лопастью. Конструкция и использование качественных материалов в производстве обеспечивают изделию множество достоинств:

  1. Низкая цена. Позволяют строить фундаменты с минимальными финансовыми вложениями.
  2. Простой монтаж. Установку можно выполнять вручную, для этого достаточно воспользоваться ломом и двумя рычагами.
  3. Всесезонность. Установка может выполняться в любое время года.
  4. Широкие возможности использования. Винтовые сваи можно устанавливать на разных участках, в том числе с пучинистой и сыпучей почвой, в заболоченной местности и на воде.
  5. Долговечность. Современные технологии производства позволяют изготавливать опоры, сохраняющие все свои характеристики на протяжении 150 лет и больше.
Диаметр сваи Длина сваи, мм Кол-во Стоимость, руб*
108 2 000 4 17 960
108 2 000 6 21 940
108 2 000 9 31 320
108 2 000 12 41 760
108 2 000 16 55 680
108 2 000 20 69 600
108 2 000 25 87 000

Может показаться, что винтовые сваи во всем превосходят более тяжелый железобетонный аналог, но это не так. Стальные трубы не могут выдерживать столь же большие нагрузки, как ЖБ конструкции, потому их применяют только для строительства малоэтажных и достаточно легких объектов. В этом случае они дают возможность выполнить все работы быстро и дешево. Забивные столбы идеальны для строительства тяжелых объектов, хоть стоят они дороже винтовых.

Винтовые железобетонные металлические сваи

Винтовые сваи подразделяют на металлические и железобетонные. Винтовая металлическая свая (рис. 8.14) состоит из ствола (в виде стальной трубы) и расположенного в ее нижней части металлического винтового башмака. Ствол железобетонной винтовой сваи (рис. 8.15) представляет собой стержень круглого или многоугольного сечения. Его устанавливают в трубе башмака перед погружением сваи.

Погружают винтовые сваи в грунт путем завинчивания с помощью специального механизма — кабестана. Погружение винтовых свай происходит плавно, без сотрясений, что особенно важно при устройстве фундаментов рядом с существующими сооружениями.

Крутящий момент, создаваемый кабестаном, передается металлической свае через ее оголовок (см. рис. 8.14) из накладок (по числу упоров муфты кабестана), приваренных к стволу сваи и выступающих над ее головой.

Рис. 8.14. Металлическая винтовая свая
1 — оголовок: 2 — ствол: 3 — труба башмака; 4 — винтовая лопасть; 5 — шаг винта полости; 6 — наконечник; 7 — башмак


Рис. 8.15. Железобетонная винтовая свая 1 — ствол; 2 — отрезок стальной трубы 3 — упоры для передачи крутящего момента; 4 — упоры для поддержания инвентарной металлической трубы; 5 — чугунная часть литого башмака; 6 — цементный раствор; 7 — бетон; 8 — башмак

Для погружения железобетонной винтовой сваи кабестан устанавливают на верх инвентарной металлической трубы, в которой при погружении находится ствол сваи. После погружения сваи трубу удаляют из грунта. Крутящий момент от кабестана передается инвентарной трубе через накладки или зубья в ее верхней части, а от трубы башмаку сваи — через упоры, устроенные в ее нижней части.

Винтовые сваи обладают большой несущей способностью; основную часть нагрузки они передают грунту через винтовые лопасти. Диаметр лопасти всегда можно принять таким, чтобы несущая способность сваи по грунту равнялась прочности ее ствола и таким путем обеспечивалось бы полное использование прочности материала сваи. Применяют винтовые сваи с лопастями диаметром от 20 см до 3 м с несущей способностью до 10 МН и даже более. Длина винтовых свай достигает 30 м.

Башмаки винтовых свай применяют литые и сварные (из стальных труб и листовой стали). В верхнюю часть литого чугунного башмака вводят при отливке отрезок стальной трубы (см. рис. 8.15), служащий для соединения башмака со стволом металлической винтовой сваи или для передачи башмаку крутящего момента от инвентарной металлической трубы (при погружении железобетонной винтовой сваи). Сварные башмаки применяют полого и сплошного сечения. Полость лопасти треугольного сечения заполняют цементным раствором через отверстия в трубе башмака.

Наконечники сварных башмаков винтовых свай изготовляют так же, как и наконечники стальных забивных оболочек.

Стволы металлических винтовых свай соединяют с трубами башмаков на сварке.

Железобетонные забивные сваи в Санкт-Петербурге, стоимость забивных свай, свайно-забивной фундамент в СПб

Мы предлагаем  забивные железобетонные сваи в Санкт-Петербурге и области. Стоимость забивных железобетонных свай Вы можете узнать

по тел. в Санкт-Петербурге 8 (812) 982-24-54.

Существует огромное количество вариантов, как устроить фундамент для малоэтажного дома, не важно, какой тип строения и материалы будут применяться для будущих сооружений. Фундамент это основная и пожалуй самая важная часть в строительстве, к нему нужно отнестись с большим вниманием.

На рынке много предложений быстрого возведения фундаментов, а основные типы являются не всегда применимы к тому или иному строению.

Так например, фундамент ленточный или монолитная плита очень практичны, но в то же время довольно затратны, ведь если выполнять заливку фундамента по технологии, это стоит не малых денег и не всем подходит такой тип фундамента. На склонах заливка бетона влечет за собой большие вложения и занимает немало труда, а его несущая способность может быть нарушена, если допущены ошибки при уплотнении насыпного грунта.

Фундамент на железобетонных забивных сваях

Услуги по установке и процесс,когда применяется швеллер свайного фундамента на железобетонных забивных сваях в Санкт-Петербурге. Стоимость работ в Санкт-Петербурге и заказать железобетонный забивной фундамент на сваях Вы можете у наших менеджеров!

Фундамент на винтовых сваях это один из самых быстровозводимых видов фундамента для строительства домов не более трех этажей. Винтовые сваи очень надежны при правильном монтаже и соблюдении всех технологий, начиная от самого производства. Часто такие сваи называют анкерными, поскольку лопасть винтовых свай врезается в грунт, уплотняя его при завинчивании.

Есть минус в свайно-винтовом фундаменте, это монтаж его в каменистых, очень плотных грунтах. Поскольку лопасти свай режут грунт, при прохождении, они могут упираться в камни и монтаж свай будет невозможен или очень трудоемким.

Преимущества свайно-забивного фундамента, стоимость забивных жб свай

Фундаменты блочные, бутовые и т.п. нельзя рассматривать для строительства в регионах с точкой промерзания ниже 200 мм., такие фундаменты очень подвержены подвижке при промерзании грунтов. Они являются временными и не долговечными. Но, к сожалению, на сегодняшний день многие строители игнорируя все правила возведения фундамента, устанавливают простые блоки из-за дешевизны. Не рекомендуется использование такого фундамента для домов и бань.

В Санкт-Петербурге и ЛО очень востребованы фундаменты железобетонные свайные. Забивные сваи жби, очень быстро набирают свою популярность, поскольку они монтируются практически в любой грунт и подходят для строительства любого здания.

Для железобетонных свайных фундаментов нет ограничений по сезонности, зимой или летом, их монтируют одновременно быстро и качественно. Для монтажа используется специальная установка винтовых свай, которая ровно в осях способна погружать забивные сваи на нужную глубину.

Мощность забивных свай проверена не одним десятком лет и, пожалуй, это одно из самых надежных и прочных оснований для дома, ангара, гаража и т.д. Железобетонные сваи изготавливаются из специального бетона высокой марки, что так же является хорошим гарантом качества такого фундамента.

Когда производиться установка винтовой сваи требуется относительно ровное свайное поле, с указанными ориентирами будущего строения, что очень важно иметь в виду при вдавливание свай, ведь в отличии от винтовых свай, они не могут быть с легкостью демонтированы и смонтированы обратно, а в случае неправильно указанных ориентиров по сторонам, такой фундамент будет не просто демонтировать.

Почему большинство людей выбирают фундамент бетонный и почему он является самым популярным в загородном строительстве? Очевидно, потому что фундамент из бетона это самый проверенный временем продукт и его популярность обусловлена исключительно тем что в промышленном строительстве используют только бетонные основания, будь то сваи или ростверк.

Для фундамента дома в загородном строительстве очень актуальна такая тема, как сваи и тем более железобетонные сваи. Их прочность и долговечность это основные критерии при выборе таких конструкций. Однако следует отметить что, как и в любом другом деле, тут требуется тщательное внимание и контроль качества работ.

При возведении жб фундамента для дома, где применяются сваи, важно проходить точку промерзания минимум на 300-500 мм. Что бы закрепить основание сваи как можно глубже. Редко, но встречаются случаи выдавливания свай, это происходит исключительно из-за мелкого заглубления.

Определенно, свайный фундамент является самым практичным и приемлемым по стоимости. Если сравнивать с монолитной плитой, свайный фундамент на много дешевле и не требует специальных подготовительных работ, выравнивания площадки, подушки, отсыпки и т.п. Рекомендуется применять железобетонные сваи в строительстве малоэтажных домов с большими и малыми нагрузками.

Что такое винтовые сваи?

Автор: Редакция портала IGIS • Дата публикации: 29. 03.2015

Свайные фундаменты стали давно привычным явлением в строительстве. Там, где свойства грунта не позволяют вырыть котлован под фундамент, здания возводят на сваях. Чаще всего используют железобетонные сваи, которые забивают в землю. Однако применение традиционных опорных элементов не всегда и не везде представляется возможным. Причиной могут послужить свойства грунта (высокая доля песка, сильная заболоченность, вечная мерзлота), сложность рельефа (сильный уклон, гористая местность) или чрезмерная плотность жилой застройки. Чтобы построить здание в таких условиях, применяют винтовые сваи.

Внешне винтовые сваи (http://vipkedr.ru/uslugi/vintovye-svai) представляют собой металлический цилиндр, снабженный по окружности винтообразной лопастью, этакий огромный саморез. На вершины вкрученных в грунт винтовых свай крепятся стальные балки, образующие опорную поверхность для всего здания. Монтаж свайно-винтового фундамента не сопровождается сильной вибрацией, способной вызвать подвижку грунта или повреждение близко расположенных домов. Еще использование винтовых свай оправдано, если затруднительно доставить на стройплощадку всю необходимую технику для строительства традиционным способом.

Кроме решения технологических проблем строительство на винтовых сваях экономичнее рытья котлована или забивания железобетонных свай. Экономическая эффективность определяется сокращением количества задействованных механизмов, сроков выполнения работ, числа рабочих. Общие расходы могут сократиться на 30-40%.

По надежности и долговечности нержавеющие стальные винтовые сваи сопоставимы со своими аналогами из железобетона. Производители гарантируют срок эксплуатации своей продукции до 100 лет. К недостаткам винтовых свай можно отнести малое число подготовленных специалистов по таким видам работ. На монтаж, выполненный нелицензированными рабочими и организациями, гарантия не распространяется.

Оставьте первый комментарий

Ждем ваш первый комментарий

Похожие материалы


[08. 02.2022]

Входные двери в Самаре


Двери являются немаловажными элементами, без которых трудно представить какое-либо здание. При наличии дверей низкого качества помещения становится легкодоступным для злоумышленников. Поэтому не удивительно, что к выбору дверей большинство людей подходит серьёзно. Однако двери выполняют не только защитные функции : данные изделия повышают комфорт пребывания в помещении. Качественные двери обладают…


[08.02.2022]

ПСК «ФРАМ»: перила, металлические ограждения и другая продукция


ПСК «ФРАМ» — крупная санкт-петербургская компания, специализирующаяся на производстве изделий из нержавейки, кровельных, секционных, лестничных и других металлоконструкций. Благодаря собственному производству, мощной материально-технической базе и штату опытных специалистов, клиентам предлагается высококачественная продукция по доступным ценам. На официальном сайте производителя …


[05.02.2022]

Дверная фурнитура – что стоит о ней знать?


Дверная фурнитура — это все конструктивные элементы, прикрепляемые к двери, чтобы улучшить её функциональность или внешний вид.
Элементы дверной фурнитуры
1. Доводчик — устройство, закрывающие дверь автоматически. Обычно дверной доводчик ставят на дверях, где применяется система контроля доступа. К таким системам относятся противопожарные, эвакуационные двери и другие. Устройства быв…


[03.02.2022]

Создание городских фонтанов от Art Stone


Фонтан — популярный элемент ландшафтного дизайна. На загородном участке он является украшением. А в условиях города — живым источником, который собирает вокруг себя жителей. Технология строительства фонтанов насчитается не одну тысячу лет. Первые из них появились еще в Древнем мире. 
Современная техника проектирования и создания фонтанов серьезно изменилась. Они могут быть неболь…


[03.02.2022]

Чем популярен морозоустойчивый бассейн с каркасно-сборной технологией?


Когда-то собственный бассейн считался предметом роскоши. Да, и сегодня его установка требует колоссальных денежных затрат. Например, рытье котлованов, подключение к системе водоснабжения. Если вы хотите избавиться от этой проблемы, стоит рассмотреть альтернативные варианты, которые предлагает рынок.
В последние годы большой популярностью пользуются мобильные конструкции. Например, каркасно-сборны…

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте Февраль 2022 Публикация в процессе…

Просмотр статей


IRJET Получен «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь Система контроля качества.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает статьи из различных технических и научных дисциплин для тома 9, выпуск 2 (февраль 2022 г.) Документы


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Подтвердить здесь


IRJET Получил сертификат о регистрации ISO 9001:2008 для своей системы управления качеством.


Буронабивные бетонные сваи – Shore Tec Piling

Буронабивная свая — еще один тип железобетонных свай, которые используются для поддержки высоких зданий, создающих большие вертикальные нагрузки. Буронабивная свая — это монолитная бетонная свая , где буронабивные сваи должны быть залиты на строительной площадке, в то время как другие бетонные сваи, такие как закрученная свая и железобетонная квадратная свая, представляют собой сборные железобетонные сваи.

Просверленные стволы отливают с помощью буронабивной машины, которая имеет специально разработанные буровые инструменты, ковши и грейферы, используемые для удаления грунта и горных пород.

Как и любая другая система глубокого фундамента, буронабивные сваи также имеют свои сложности при бурении.

Давайте начнем с указания, что метод бурения будет зависеть от типа почвы, поэтому у вас должен быть хороший отчет об исследовании почвы, который поможет вам понять, какая технология бурения должна быть развернута. Опыт подрядчика по укладке свай заключается в том, чтобы определить правильную технологию бурения и свести к минимуму нарушение окружающего грунта.

Для несвязных грунтов, таких как песок, гравий, ил, независимо от того, находится ли он под уровнем грунтовых вод или нет, скважина должна поддерживаться с помощью стальных каркасов или стабилизирующего раствора, такого как бентонитовая суспензия.Бентонитовый раствор действительно грязный, и вы можете избежать этого, если это возможно. Как только этот процесс будет завершен, арматурный стержень будет сброшен на место, а в скважину будет залит бетон.

Основные преимущества буронабивных свай или буронабивных стволов по сравнению с обычными фундаментами или другими типами свай:

  • Сваи переменной длины могут быть вставлены через мягкий сжимаемый или набухающий грунт в подходящий несущий материал.
  • Сваи можно удлинять на глубину ниже промерзания и сезонных колебаний влажности.
  • Крупные земляные работы и последующая обратная засыпка сведены к минимуму.
  • Меньше разрушения соседнего грунта .
  • Отсутствие вибрации не будет мешать соседним сваям или конструкциям.
  • Чрезвычайно кессоны большой емкости могут быть получены путем расширения основания шахты до трехкратного диаметра шахты, что позволяет отказаться от строительства крышек над несколькими группами свай.
  • Во многих расчетных ситуациях буронабивные сваи обеспечивают более высокую грузоподъемность при потенциально лучшей экономичности, чем забивные сваи.

Что такое винтовые сваи? — Как работают спиральные сваи и опоры

Независимо от того, занимаетесь ли вы коммерческим строительством, архитектором или домовладельцем, вы знаете, что для строительства любой конструкции требуется прочный и стабильный фундамент. Подумайте о том, когда вы едете или идете по мосту. Если вы видите сколы в бетоне или оголенную арматуру, вы начинаете задаваться вопросом о структурной целостности моста. Это безопасно? Распространенным и эффективным решением для обеспечения прочности и устойчивости жилого или коммерческого строения является использование винтовых свай .

 

Что такое спиральные опоры и винтовые сваи?

Если вы проводили какие-либо исследования, вы могли столкнуться с двумя конкурирующими терминами — винтовые сваи и винтовые сваи. Итак, в чем разница? Правда в том, что эти два термина взаимозаменяемы и относятся к одному и тому же продукту. Оба они относятся к глубоким фундаментным элементам, которые используют сжатие или растяжение для передачи/сопротивления вертикальным и горизонтальным нагрузкам.

Винтовые сваи, также называемые винтовыми анкерами , винтовые сваи, винтовые сваи, винтовые сваи, винтовые анкеры, винтовые сваи и винтовые фундаменты заделываются глубоко под землю в процессе установки для распределения массивного веса, который опирается поверх них.

Единственная разница между этими двумя ключевыми терминами заключается в размере и используемых материалах. Винтовые сваи обычно изготавливаются из бетона, длинномерной стали или дерева, а опоры включают такие материалы, как бетон/кирпичная кладка. Для достижения предполагаемой несущей способности сваи-опорники помещают в скалу или плотный грунт. Они также могут воспринимать нагрузку за счет трения, создаваемого между поверхностью сваи и окружающим ее грунтом.

Часто опоры/сваи используют цементный раствор, чтобы увеличить поверхностное трение с грунтом.После правильной установки и позиционирования винтовые опоры/сваи можно либо прикрепить к существующему фундаменту, либо использовать для нового строительства.

 

Для чего нужны винтовые сваи?

Винтовые сваи/столбы напоминают полые стальные трубы и являются эффективным способом стабилизации конструкций всех типов и размеров. Прикрепляя вес займа к окружающему грунту, подобно забивной свае, эти продукты обеспечивают беспрецедентную фундаментальную поддержку. Для адекватной работы их устанавливают глубоко в землю — иногда даже посекционно для оптимальной функциональности.

Винтовые сваи очень эффективны при работе со сложным грунтом. Они также используются в различных областях — от ремонта слабых фундаментов до строительства новых конструкций и стабилизации существующих фундаментов, которые будут подвергаться более высоким нагрузкам. Когда дело доходит до процесса восстановления, сваи можно использовать для широкого спектра конструкций, таких как мосты, доки или железные дороги, которые находятся в гавани, на заболоченных территориях или в районах со слабой почвой.

 

Как работают винтовые сваи и винтовые опоры?

Винтовые сваи устанавливаются непосредственно в грунт.Грузоподъемность предварительно определяется перед началом установки, чтобы рассчитать, где они должны быть расположены. Например, вы захотите разместить их через правильные промежутки времени, чтобы они в равной степени распределяли вес конструкции сверху.

Создание прочного фундамента имеет первостепенное значение. Поезда, например, могут сойти с рельсов, если их пути осядут из размягченной, перенасыщенной или ослабленной почвы. Всего несколько дюймов — это все, что нужно, чтобы сбить структуру.

В процессе установки к экскаватору прикрепляется гидравлический бурильный двигатель, который ввинчивает сваи/столбы в землю на разную глубину.Вообще говоря, они устанавливаются на глубине от десяти до тридцати футов под поверхностью земли. Глубина в конечном итоге определяется размером, формой и строением конструкции. Например, если они не соответствуют требуемому крутящему моменту, они будут ввинчены глубже в землю для максимальной поддержки.

Из чего они сделаны и как долго служат?

Для предотвращения ржавления винтовые сваи изготавливаются из оцинкованной стали и бетона. Они всегда будут различаться по размеру, стилю и диаметру в зависимости от строящейся или ремонтируемой конструкции.Что касается их формы, вы можете ожидать увидеть два типа винтовых свай — с квадратными стержнями и с круглыми стержнями. Квадратные валы являются предпочтительным выбором для областей с растягивающими усилиями из-за их прочности на растяжение и большей текучести. Квадратные сваи обычно имеют размер 1,5 дюйма, 1,75 дюйма, 2 дюйма, 2,25 дюйма и больше, а круглые сваи бывают размером 2 7/8 дюйма, 3,5 дюйма, 4,5 дюйма, 5,5 дюйма, 6,5 дюйма, 8 дюймов, 10 дюймов и выше. Круглые валы эффективны для строительных проектов, требующих сильной поперечной устойчивости и подверженных сжимающим усилиям.Чем больше диаметр, тем больше вы можете ожидать по стоимости этих винтовых свай.

Как правило, срок службы свай составляет около ста пятидесяти лет. Их продолжительность жизни может быть больше или меньше — все зависит от окружающих почвенных условий.

 

Фундаменты, сооруженные или отремонтированные с помощью винтовых свай и свай, являются эффективным способом обеспечения достаточного усиления фундамента. Они не только являются экономичным решением, но и относительно быстро устанавливаются и обеспечивают огромную прочность и стабильность для различных конструкций. Они особенно удобны, когда речь идет об укреплении фундамента, требующего ремонта. Независимо от того, используются ли они в жилых или коммерческих целях, их длительный срок службы и доказанная эффективность делают их популярным выбором для использования при выполнении строительных проектов.

Аналитическая оценка поведения соединения железобетонной опоры и сваи с монолитной оболочкой с учетом поверхности раздела сталь-бетон (СНПЧ) свая, в которой железобетонный (ЖБ) элемент заливается в стальной кожух.На практике стальной кожух не учитывается при расчете конструкции, и предполагается, что свая представляет собой железобетонный элемент. Частично это связано с трудностями оценки композиционного действия сваи СНПЧ. Однако, принимая во внимание преимущества, обеспечиваемые комбинированным действием заполненного бетона и стального кожуха, можно уменьшить как стоимость, так и размер сваи СНПЧ. В этом исследовании структурное поведение железобетонной сваи и соединения сваи СНПЧ моделируется с использованием усовершенствованного 3D-метода конечных элементов (КЭ), в котором также моделируется поверхность раздела между сталью и бетоном.

Во-первых, проверяется модель FE. Затем проводится параметрическое исследование. Результаты анализа показывают, что длина заделки и коэффициент трения между стальным корпусом и заполненным бетоном влияют на поведение конструкции железобетонной сваи. Наконец, предлагается минимальная длина заделки в соответствии с рекомендациями по проектированию AASHTO с учетом сложного действия сваи СНПЧ.

1. Введение

Стальные монолитные сваи (СНПЧ) представляют собой забивные трубчатые сваи, заполненные монолитным железобетоном (ЖБ) с продольными и поперечными арматурными стержнями.Сваи СНПЧ часто используются для фундамента моста, когда строительная площадка состоит из мягкого или разжижаемого грунта или когда ожидается большая боковая деформация грунта из-за сейсмической нагрузки. Последовательность возведения сваи СНПЧ следующая: (1) забивается стальной кожух, (2) удаляется грунт внутри стального кожуха, (3) укладывается сетка из продольных и поперечных арматурных стержней, (4) бетон заливается и твердеет. Эти элементы могут превышать 2 м в диаметре и более 70 м в длину.Примером сваи СНПЧ является пирс № 4 проекта Эбей-Слау в штате Вашингтон, как показано на рисунке 1. В этом случае стальной корпус имеет диаметр 1,8 м и толщину 25 мм. Свая СНПЧ проходит примерно на 72,5 м ниже основания опоры моста. Свая СНПЧ армирована 32 продольными стержнями №14 (диаметр арматурного стержня №14 43 мм) и тяжелой спиральной поперечной арматурой.

Свая СНПЧ обычно проектируется как железобетонный элемент без учета прочности стального каркаса и взаимодействия между стальным каркасом и заполненным бетоном [1].Текущая спецификация конструкции моста AASHTO LRFD [2] содержит детали конструкции таких свай, но не учитывает прочность стального каркаса. Есть несколько причин для игнорирования прочности стальной оболочки в конструкции сваи СНПЧ. Во-первых, неясно совместное действие стального корпуса и заполненного бетона, поскольку коэффициент трения может уменьшаться с увеличением количества грязи или другого мусора в стальном корпусе. Во-вторых, стальной корпус не защищен должным образом от ржавчины, что может привести к уменьшению площади поперечного сечения стали.В-третьих, стальной корпус может быть поврежден в процессе бурения, что также приводит к уменьшению площади поперечного сечения стали. Эти проблемы можно решить, используя атмосферостойкую сталь для предотвращения коррозии или высокопластичную сталь для уменьшения повреждения трубы в процессе бурения. В таком случае вклад стальной трубы в поведение конструкции сваи СНПЧ можно учитывать при проектировании такой сваи.

Roeder и Lehman [1] показывают значительные преимущества использования прочности, обеспечиваемой стальным корпусом, в дополнение к наполненному бетону для конструкции сваи СНПЧ.Они предполагают, что свая СНПЧ может быть спроектирована как трубчатый элемент с бетонным наполнением (CFT). Одним из наиболее важных преимуществ такого подхода к проектированию является то, что арматура внутри сваи СНПЧ может быть удалена, поскольку стальной кожух заменяет арматурные стержни. Это удешевит сваю СНПЧ и упростит процесс строительства. В этом случае продольная арматура железобетонного столба должна быть встроена в заполненный бетон сваи СНПЧ, чтобы прочность арматуры была полностью развита.Поэтому важно понимать правильную длину заделки продольной арматуры с учетом поведения поверхности раздела между заполненным бетоном и стальным кожухом в свае СНПЧ. Тем не менее, большинство исследований сваи СНПЧ сосредоточено на механическом поведении самой сваи СНПЧ, а поведение соединения сваи СНПЧ ограничено [3–5].

Целью данного исследования является исследование поведения ж/б сваи и соединения сваи СНПЧ с учетом поверхности раздела между стальным корпусом и заполненным бетоном.Для этого разработана модель конечных элементов (КЭ) для моделирования железобетонного пирса и соединения сваи СНПЧ, где также моделируется характеристика интерфейса между сталью и бетоном. Затем проводится серия КЭ-анализа для параметрического исследования. В частности, в качестве ключевого параметра выбрана длина заделки продольной арматуры ж/б сваи в сваю СНПЧ (сокращенно длина заделки). Характеристика трения между стальным корпусом и наполненным бетоном также является важным параметром, и его влияние на поведение соединения изучается.Наконец, минимальная длина заделки предлагается на основе результатов параметрического исследования.

2. Описание и проверка расчетной модели КЭ

Как упоминалось во введении, отсутствие проверенных расчетных моделей для соединения ограничивает использование сваи СНПЧ. Существует несколько важных аспектов конструкции соединения сваи СНПЧ с железобетонной опорой. Во-первых, необходимая длина заделки для полноценной работы ж/б сваи. Кроме того, на отклик могут влиять и другие параметры, в том числе относительный диаметр сваи СНПЧ и железобетонной сваи и коэффициент осевой нагрузки.Здесь цель состоит в том, чтобы провести параметрическое исследование существенных переменных. Как указывалось ранее, исследование соединения сваи СНПЧ с железобетонной опорой ограничено. Поэтому для изучения этой связи разработан проверенный подход к моделированию конечных элементов. Нелинейный КЭ-анализ выполняется с помощью пакета КЭ-анализа общего назначения ABAQUS [7]. Во-первых, модель проверяется с использованием результатов предыдущих экспериментов на компонентах бетонных труб (CFT) и железобетонных компонентах, подвергающихся комбинированной нагрузке.Проверенная модель используется для проведения параметрического исследования, которое затем используется для оценки расчетного выражения для этого соединения.

2.1. Описание модели анализа КЭ

Типичное соединение сваи СНПЧ с ж/б сваей показано на рис. 2, где и — диаметры, и — длины железобетонной сваи и сваи СНПЧ, соответственно, а — длина заделки. осевая и поперечная силы, действующие на ж/б опору. На рис. 3 показана КЭ-модель соединения сваи СНПЧ с железобетонным пирсом, использованная в данном исследовании.Для эффективного моделирования только половина системы моделируется с использованием преимущества симметрии. Такой подход может сократить время вычислений. Заполненный бетон моделируется с использованием 8-узловых твердотельных элементов с уменьшенной точкой интегрирования, а стальной корпус моделируется с использованием 4-узловых оболочечных элементов с уменьшенной точкой интегрирования. В каждой узловой точке используются элементы GAP для имитации границы между наполненным бетоном и стальным корпусом. Элемент GAP позволяет двум узлам быть в контакте (зазор закрыт) или разделены (зазор открыт) относительно определенного направления и условия разделения [7].Таким образом, с помощью элемента GAP можно моделировать бесконечную жесткость при сжатии и отсутствие жесткости при растяжении. Такой подход к моделированию обеспечивает три явных преимущества. Во-первых, можно напрямую смоделировать относительное движение (скольжение) между стальным корпусом и заполненным бетоном. Во-вторых, элемент GAP может имитировать эффект Пуассона бетона при сжатии, создавая ограничивающее напряжение для заполненного бетона. Следовательно, ограничивающие эффекты моделируются напрямую, и эмпирическая модель зависимости напряжения от деформации ограниченного бетона не требуется [8].В-третьих, касательные напряжения между стальным корпусом и заполненным бетоном моделируются трением, которое определяется коэффициентом трения, заданным в элементах GAP. Элементы фермы используются для моделирования арматурных стержней, где элемент фермы имеет 2 узла со степенью свободы осевого смещения и 1 точку интегрирования в центре, и они встроены в бетон с помощью опции EMBEDED в ABAQUS [7]. Такой подход к моделированию сваи СНПЧ ранее проверен путем сравнения с экспериментальными результатами при различных нагружениях и граничных условиях [8, 9].


Анализ сваи СНПЧ включает множество нелинейных реакций, таких как растрескивание бетона и контактные проблемы. Таким образом, для обеспечения сходимости решения в данном исследовании используется опция STABILIZE в ABAQUS [7]. Опция STABILIZE обеспечивает автоматический механизм стабилизации неустойчивых квазистатических задач посредством автоматического добавления в модель демпфирования, пропорционального объему [7].

Нижняя часть расчетной модели зафиксирована от вращения и перемещения, как показано на рис. 3.Перемещение в направлении 1 ограничено для средней плоскости, чтобы имитировать симметричную границу относительно плоскости 2-3, как показано на рисунке 3. Вертикальное давление прикладывается к верхней части модели для имитации осевой нагрузки на первом этапе нагружения. Затем прикладывается монотонно возрастающая боковая нагрузка с использованием опции управления смещением, как показано на рис. 3.

Как упоминалось ранее, длина сваи СНПЧ может превышать 70 м. Таким образом, длина сваи СНПЧ, смоделированная в аналитической модели, должна быть правильно выбрана для обеспечения эффективности и точности.В этом исследовании оптимальная длина сваи СНПЧ выбирается такой, чтобы она была достаточно длинной, чтобы минимизировать концевой эффект из-за граничного условия, и достаточно короткой, чтобы минимизировать количество степеней свободы модели. Выбранная длина КЭ модели сваи СНПЧ в два раза больше диаметра сваи СНПЧ согласно параметрическому исследованию.

На рис. 4 показаны модели материалов, использованные в этом исследовании. Поведение одноосного бетона при сжатии и растяжении моделируется с использованием выражений, предложенных Саенсом [10] и Хсу и Мо [11] соответственно, как показано на рис. 4(а), где модуль Юнга бетона оценивается как 4700 (МПа) в соответствии с проектным кодом ACI [12].на рисунке 4(а) установлено значение 0,003. бетона определяется как 0,31 (МПа) на основании результатов Хсу и Мо [11]. Упругий отклик принимается до 0,5. Для моделирования неупругого поведения бетона в общем трехмерном напряженном состоянии используется модель пластичности бетона при повреждении в ABAQUS [7]. Значение 20° для угла дилатации взято из предыдущего исследования CFT-моделирования, проведенного Moon et al. [8], а 31° для ж/б сваи определено из сравнения с предыдущим испытанием ж/б колонны, проведенным Pang et al.[13].

Среднее соотношение между напряжением и деформацией арматурного стержня, встроенного в бетон, отличается от такового для голого арматурного стержня [11]. Основное отличие заключается в более низком эффективном пределе текучести арматурного стержня. В этом исследовании принимается среднее соотношение между напряжением и деформацией встроенного арматурного стержня, предложенное Сюй и Мо [11], как показано на рисунке 4 (б). Модуль Юнга арматурного стержня принимается равным 200 ГПа. На рисунке 4 (приведенный эффективный предел текучести арматурного стержня) и являются функцией коэффициента армирования, а подробности расчета этих значений можно найти в [11].

Для стального корпуса используется трилинейная зависимость напряжение-деформация с изотропным правилом пластичности при упрочнении. Модуль Юнга стали приблизительно равен 200 ГПа, а коэффициент Пуассона стали равен 0,3. Плато пластичности заканчивается, когда деформация стали , равна 10-кратному пределу текучести стали ( ), а напряжение возрастает до предела прочности стали , что достигается при предельной деформации стали , равной 0,1. , как показано на рисунке 4(c).

2.2. Проверка модели анализа КЭ

Результаты испытаний Лоу и Мёле [6] используются для проверки точности модели для хорошо и плохо заделанной арматуры. На рисунке 5 (а) показаны размеры испытательного образца, где сечение колонны составляет 127 мм на 165 мм, а продольная арматура состоит из стержней № 2 и № 3. (Диаметры стержней № 2 и № 3 составляют 6,35 мм и 9,525 мм соответственно.) Арматурные стержни заделаны на глубину 117,8 мм, как показано на рисунке 5 (а).В дополнение к экспериментальным результатам аналитические результаты Luccioni et al. [14] используются для проверки. Лучони и др. [14] провести структурный анализ для модели, показанной на рисунке 5 (а), чтобы проверить их модель сцепления-скольжения для арматурного стержня. Затем они проводят параметрическое исследование для изучения влияния длины заделки продольного арматурного стержня. Оба аналитических результата Luccioni et al. [14] и экспериментальные результаты Лоу и Меле [6] используются для проверки модели КЭ, разработанной в этом исследовании.

На рис. 5(b) показаны конструкции столбчатого фундамента, изученные в исследовании Лучони. Модели имеют длину заделки приблизительно (177,8  мм), (76,2  мм) и (25,4  мм), где диаметр стержня № 3. Результаты Low и Moehle [6], Luccioni et al. [14], и предлагаемая модель в этом исследовании сравниваются на рисунке 6 (а). Жесткость и пиковая прочность очень похожи для всех трех моделей. Для более коротких длин заделки (= 76,2 и 25,4 мм), как показано на рисунках 6 (b) и 6 (c), постпиковое поведение двух смоделированных анализов немного отличается.Тем не менее, ни один из них не был подтвержден экспериментальными результатами, и при разных подходах к моделированию интерфейса между арматурным стержнем и бетоном ожидаются небольшие различия. Для сравнения пиковой силы разница между моделями анализа и результатами Luccioni et al. [14] составляют 5 % и 1 % для моделей с длиной заделки и соответственно. Таким образом, предлагаемая модель конечного элемента подходит для моделирования поведения сваи СНПЧ с железобетонной опорой.

3. Параметрическое исследование
3.1. Модели для параметрического исследования

Параметрическое исследование проводится для оценки влияния существенных проектных параметров на поведение соединения сваи СНПЧ с железобетонной сваей. Детали дизайна базовой модели представлены как в таблице 1, так и на рисунке 7. Длина пирса RC, была установлена ​​​​как , которая была предельной длиной для изгиба колонны. Оптимальная длина сваи СНПЧ определяется так же по указанным ранее критериям.Пределы текучести стального кожуха и арматурного стержня ( и , соответственно) приняты равными 344,5 МПа и 413,4 МПа соответственно. Предельное напряжение стального корпуса , , составляет 482,3 МПа. Прочность бетона на сжатие составляет 34,5 МПа. показанная в таблице 1, представляет собой сжимающую нагрузку железобетонного пирса и определяется в соответствии с проектным кодом ACI [12], где — площадь поперечного сечения бетона, а — предел текучести и общая площадь арматурного стержня. , соответственно. В таблице 1 – длина заделки арматурного стержня в сваю СНПЧ.Отношение осевой нагрузки было установлено равным 0,1 для базовой модели.



1


(мм) (MPA) (MPA) (MPA) F. C.

1,372 0,9 100 4 2 2.11 34,5 344,5 413.4 0.1 0,1 0,47

RC Pier усиливается с 32-10 продольными армирующими стержнями (диаметр # 10 армирующий бар составляет 32,26 мм), как показано на рисунке 7 , в результате чего коэффициент продольного армирования составляет 1,8%. Спиральная арматура варьировалась по длине пирса. За пределами области пластикового шарнира (за пределами границы между ж/б сваей и сваей СНПЧ, см. рис. 7) используется спиральная арматура №6, расположенная на расстоянии 127 мм.Диаметр арматурного стержня №6 составляет 19,05 мм. В результате коэффициент поперечного армирования составляет 0,33%. В пределах возможной области пластикового шарнира используется спираль №10, расположенная на расстоянии 127  мм, чтобы удовлетворить требованиям норм проектирования AASHTO LRFD [2] для минимального коэффициента поперечного армирования в области пластикового шарнира, где коэффициент поперечного армирования равен 0,94%. для этого региона.

Параметрическое исследование проводится с использованием базовой модели, представленной в таблице 1. Диапазон значений каждого параметра указан в таблице 2.Параметрами являются длина заделки (), коэффициент трения между заполненным бетоном и стальным корпусом, отношение диаметра к толщине стенки стального корпуса ( соотношение), коэффициент осевой нагрузки и отношение диаметров между железобетонным пирсом и опорой. СНПЧ свая (). Вложение , изменяется от 0,7 до 2,11. Четыре различных значения (0,05, 0,25, 0,47 и 0,6) используются для коэффициента трения. Для стального корпуса используются три различных соотношения (80, 100 и 120). Три различных коэффициента осевой нагрузки, , (0, 0.1 и 0,2). Используются три разных значения (0,8, 0,9 и 1,0). Всего для параметрического исследования анализируется 40 моделей.




F.C.

0. 8-1.0 80-120 0,70-120 0,70-2.11 0.0-0.2 0,05-0,6 0,05-0,6

Первичный параметр — это встраивание длина, .Значение нормализовано длиной разработки, указанной в коде конструкции AASHTO LRFD [2] для деформированного стержня при растяжении. определяется как для стержня №10 или меньшего стержня, где площадь арматурного стержня. Следует отметить, что должны быть правильно изменены с использованием коэффициентов, указанных в коде проектирования AASHTO LRFD [2] для различных условий и местоположений арматурных стержней. Детали коэффициентов модификации можно найти в коде проекта AASHTO LRFD [2]. Сначала прикладывается осевая нагрузка. Затем боковое смещение в вершине ж/б сваи монотонно увеличивается до 254 мм, что примерно равно 4.6% от общего сноса ж/б пирса. Этой величины достаточно для развития полного пластического действия в системах.

3.

2. Результаты параметрического исследования

На рисунках 8(a) и 8(b) показаны структура трещин и механизм разрушения для моделей анализа с и 2.11 соответственно. Отмечено, что распределение максимальной эквивалентной пластической деформации при растяжении бетона, показанное на рис. 8, представляет собой образование трещин в бетоне [7]. Рассмотрим модель с первой. Рисунок 8 (а) показывает, что одна преобладающая трещина образуется в стальной части кожуха на конце встроенной арматуры.После раскрытия трещины арматура ж/б сваи выдергивается из бетона, и ж/б свая отделяется от сваи СНПЧ. Эта картина повреждений привела к чрезмерному вращению железобетонного пирса. Это нежелательный режим отклика, поскольку он ограничивает способность системы к неупругой деформации. С другой стороны, в случаях более глубокой анкеровки возникает другой механизм отказа. Сторона растяжения трескается, в то время как отслаивание бетона покрытия наблюдается на стороне сжатия, а в основании железобетонного пирса для случая сохраняется значительное неупругое действие, как показано на рисунке 8 (b). Это желательный механизм неупругого отклика, для которого формируется стабильный пластический шарнир, включающий растрескивание и пластическое действие в продольной арматуре на стороне растяжения и сжатия.

На рис. 9 показаны аналитические результаты для четырех различных длин арматурного стержня. Длины заделки были нормированы на . На рисунках 9(а) и 9(b) использовались две разные меры дрейфа. «Общий снос» указывает на относительный поворот ж/б сваи по отношению к вершине сваи СНПЧ, как показано на рисунках 10(а) и 10(б).«Дрейф сваи» в этом исследовании определяется как общий снос за вычетом вращения жесткого тела железобетонной сваи из-за проскальзывания между стальным корпусом и заполненным бетоном, как показано на рисунке 10 (c). Таким образом, дрейф пирса указывает на чистое изгибное вращение ж/б пирса. Следует отметить, что разница между общим и сносом сваи представляет собой вращение жесткого тела железобетонной сваи из-за относительного проскальзывания между стальным корпусом и заполненным бетоном. Ось — на рисунках 9 (a) и 9 (b) обозначает момент в основании железобетонной сваи, нормированный на номинальную прочность момента сваи, полученный с помощью общего метода совместимости деформаций, указанного в нормах проектирования ACI [ 12].

Когда больше, чем , предельный момент в основании был на 6% больше, чем , как показано на рисунках 9 (а) и 9 (б), что указывает на пластическое действие в пирсе RC. Относительное проскальзывание между стальным кожухом и наполненным бетоном измеряется на конце растянутой стороны сваи СНПЧ (см. рис. 8). Когда длина анкеровки составляет 0,005 мм, проскальзывание составляет примерно 0,005 (6,9 мм) при общем смещении 3%, как показано на рис. 9(с). Проскальзывание увеличивалось по мере уменьшения длины заделки. Кроме того, на данный момент спрос на ЖБ пирс не достигает .Кроме того, сравнение рисунков 9 (а) и 9 (б) показывает, что большая часть дрейфа для расчетной модели с меньшей длиной заделки является результатом вращения соединения. Этот результат свидетельствует о том, что чрезмерное проскальзывание между заполненным бетоном и стальным корпусом, вызванное опрокидыванием железобетонного пирса, ухудшает реакцию системы, и видно, что длина заделки оказывает значительное влияние на производительность. системы.

На рис. 11 показаны избранные результаты параметрического исследования при ; то есть длина заделки меньше, чем длина разработки, указанная в коде проекта AASHTO LRFD [2].На рисунках 11(a), 11(b), 11(c) и 11(d) показано влияние отношения, коэффициента трения (FC на рисунке), отношения осевой нагрузки и отношения соответственно. Следует отметить, что размер фиксируется при изменении, а смещение по оси корректируется только для перемещения сваи СНПЧ (т. е. по оси -отображается общее смещение). Эти переменные выбраны по следующим причинам: (1) соотношение является фундаментальной переменной, которая влияет на локальную нестабильность стальной трубы и прочность сваи СНПЧ; (2) предполагается, что коэффициент трения между стальным корпусом и заполненным бетоном изменяется в пределах 0.05 и 0,6. По данным Baltay и Gjelsvik [15], коэффициент трения между сталью и бетоном изменяется от 0,3 до 0,6, а среднее значение равно 0,47. Изменение коэффициента трения представляет собой качество интерфейса, отражающее влияние грязи или другого мусора на стальной корпус. Например, коэффициент трения может уменьшаться при увеличении количества грязи или другого мусора в стальном корпусе. В этом исследовании принят небольшой коэффициент трения, например 0,05. Такое консервативное значение (Ф.С. = 0,05) принято для анализа для моделирования предельного случая из-за отсутствия экспериментальных данных по коэффициенту трения сваи СНПЧ; (3) изменение осевой нагрузки влияет на прочность на изгиб ж/б сваи. Исследован практический диапазон коэффициента осевой нагрузки (колеблется от 0 до 0,2); и (4) соотношение диаметров исследуется как основной параметр конструкции, чтобы учесть его влияние на отклик.

На рис. 11 показано, что прочность увеличивается при (1) уменьшении отношения сваи СНПЧ, (2) уменьшении отношения (), (3) увеличении коэффициента трения между стальной оболочкой и заполненной бетон, и (4) увеличение коэффициента осевой нагрузки до значения 0.2. Однако, несмотря на то, что некоторые из этих моделей достигли номинальной прочности по моменту, они все равно приводили к разрушению при отрыве, что нежелательно. Увеличение коэффициента осевой нагрузки и коэффициента трения обеспечивает дополнительное сопротивление разрушению при отрыве для расчетной модели, показанной на рисунке 11, и приводит к более высокой прочности, когда глубина заделки недостаточна.

На рис. 12 показаны результаты параметрического исследования для большей длины заделки (). По всем результатам анализа наблюдается растрескивание при растяжении и выкрашивание со стороны сжатия в основании железобетонной опоры, а влияние отношения, коэффициента трения и отношения незначительно, поскольку прочность соединения достаточна для развития пластического шарнира. как показано на рисунках 12(а), 12(b) и 12(d).Кроме того, можно обнаружить, что увеличение осевой нагрузки и уменьшение соотношения приводят к увеличению жесткости, как показано на рисунках 12(c) и 12(d).

На рис. 12(c) видно снижение прочности для расчетной модели с . Как правило, хрупкое разрушение происходит, когда приложенная осевая нагрузка превышает осевую нагрузку сбалансированной точки на кривой взаимодействия для железобетонной колонны, потому что разрушение бетона происходит до текучести арматурного стержня. Такой же режим отказа наблюдается для модели анализа, имеющей .

Ключевым аспектом адекватной длины разработки является способность развивать напряжения сверх предела текучести в закрепленном стержне. Это изучается для каждой из моделей. На рис. 13 показана зависимость между осевой деформацией при сжатии (или растяжении) арматурного стержня при сносе 3% и . Отмечено, что осевая деформация в арматурном стержне получается на границе между сваей СНПЧ и ЖБ колонной. Когда меньше 1, в большинстве моделей не достигаются деформации, превышающие предел текучести, как показано на рисунках 13 (а) и 13 (б).Для расчетных моделей с существует изменение достигнутой осевой деформации арматурного стержня. Некоторые результаты анализа не достигают предела текучести. В частности, это справедливо для моделей с очень низким коэффициентом трения (F.C. = 0,05). Кроме того, когда больше, чем 1,5, деформация в растянутом арматурном стержне примерно достигает 5, как показано на рисунке 13 (б). Когда он равен 1 (т. е. диаметр сваи СНПЧ и ж/б сваи одинаков), деформация арматурного стержня на сжатие относительно высока по сравнению с другими случаями.Это связано с тем, что сжатый арматурный стержень слегка искривлен из-за отсутствия достаточной площади бетона на стыке сваи СНПЧ и железобетонной опоры. В целом результаты анализа показывают, что для достижения значительной неупругой деформации в арматурном стержне должно быть больше примерно 1,5.

На рис. 14 показано изменение допустимого момента соединения в зависимости от длины заделки арматурного стержня. Для значений и 1,01 некоторые результаты анализа не позволяют достичь достаточной несущей способности соединения.В частности, это отмечено для моделей с низкими значениями коэффициента трения, как показано на рисунке 14. Результаты анализа с коэффициентом трения 0,05 дают нижнюю границу допустимой нагрузки на момент соединения сваи СНПЧ с ж/б сваей. Эти результаты показывают, что оно должно быть больше приблизительно 1,25. Таким образом, рекомендуется минимальное значение для одновременного развития полной прочности соединения сваи СНПЧ с ж/б сваей и значительной неупругой деформации в арматурном стержне. Однако эта рекомендация основана только на аналитическом исследовании без экспериментальных результатов.Необходимы дополнительные экспериментальные исследования для разработки надежного расчетного уравнения для минимальной длины заделки продольной арматуры сваи в сваю СНПЧ.

4. Резюме и выводы

В этом исследовании представлены результаты нелинейного конечно-элементного анализа соединения сваи СНПЧ с железобетонной опорой с учетом поведения поверхности раздела сталь-бетон. Оценивается влияние длины заделки арматурных стержней на прочность железобетонного пирса. Также оценивается влияние коэффициента трения между стальным корпусом и наполненным бетоном.В зависимости от длины заделки арматурного стержня, заходящего в сваю СНПЧ, наблюдаются два различных механизма разрушения. Для коротких анкеровок отмечается разрушение при отрыве, в то время как желательное пластическое действие в нижней части ж/б сваи возникает, когда глубина анкеровки достаточна.

Влияние ключевых параметров оценивается путем проведения параметрического исследования. При короткой длине анкеровки существует повышенная вероятность выхода из строя. Влияние отношения, коэффициента трения и соотношения незначительно, когда длина заделки арматурного стержня достаточна.Кроме того, удовлетворительные характеристики с точки зрения прочности, жесткости и требуемой деформации достигаются для хорошо закрепленных моделей. На основании параметрического исследования предполагается, что значение должно быть больше 1,5 для одновременного развития полной прочности соединения сваи СНПЧ с ж/б сваей и значительной неупругой деформации в арматурном стержне.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Это исследование было поддержано грантом Программы исследований и разработок Корейского научно-исследовательского института железных дорог, Республика Корея, и грантом (15RTRPB069124-03) Программы исследований железнодорожных технологий, финансируемой Министерством земли, инфраструктуры и транспорта Корейское правительство. Кроме того, он частично поддерживается грантом Корейского университета.

Экспериментальное и численное исследование поведения при кручении тела сборной железобетонной винтовой сваи

[1]
Л. Лян, К. Ли, Проектирование и эксперименты по поведению при кручении тела сборной железобетонной сваи, Дж.Арка и инженер-строитель 2 (2009) 87-91.

[2]
М. Сан, Анализ возможности железобетонных винтовых свай, J. Tianjin Inst. Городская Конст. 3 (2001) 187-190.

[3]
Т.В. Ван, Структурные испытания гражданского строительства, Уханьский университет. тех. Пресса, Ухань, (2003).

[4]
Z.X. Ли, Теория и технология испытаний инженерных конструкций, Тяньцзиньский университет. Пресса, Тяньцзинь, (2004).

[5]
А. Х. Нильсон, Нелинейный анализ железобетона методом конечных элементов, ACI Struct. 6 (1968) 757-766.

[6]
Т.Дж.Ван, Т.Т.С. Хсу, Нелинейный анализ конечных элементов бетонных конструкций с использованием новых определяющих моделей, Comp. & Структура. 79 (2001) 2781-2791.

DOI: 10.1016/s0045-7949(01)00157-2

[7]
К. Дж. Уиллам, Э.П. Варнке, Основные модели трехосного поведения бетона, Семинар Международной ассоциации инженеров-строителей по бетонным конструкциям, подвергающимся трехосному напряжению, Бергамо (1974).

[8]
В.Ф. Чен, Определяющие уравнения для инженерных материалов, John Wiley Inter-Science, Нью-Йорк, (1982).

[9]
П.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*