Фундамент на жб сваях статья: Фундаменты на ЖБ сваях — статьи завода «ЭКО», в Москве

Содержание

Фундаменты на ЖБ сваях — статьи завода «ЭКО», в Москве

Строительство высоких зданий на неустойчивых грунтах — давно не проблема. С давних времен для этого использовались фундаменты на сваях, которые стали еще более востребованными, когда был изобретен напряженный железобетон. Именно на этом прочном и доступном материале основано производство свай ЖБИ, предназначенных для обустройства фундаментов.

Ключевые преимущества

Фундамент на сваях — прочная конструкция, позволяющая передать нагрузку здания на глубоко расположенные несжимаемые слои грунта. Обладает рядом преимуществ:

  • Высокая несущая способность. За счет усиленной конструкции железобетонный корпус отличается прочностью и выдерживает повышенные статические и динамические нагрузки. Одна штука в зависимости от сечения и типа грунта может выдержать нагрузку в 9–60 тонн.
  • Долговечность. Бетон практически не подвержен разрушению в почве. Благодаря этому срок его службы превышает 100 лет. Кроме того, сваи на основе этого материала отличаются огнеупорностью, влагозащищенностью и успешно противодействуют перепадам давления.
  • Качество. Железобетонные свайные опоры производятся промышленным способом, при этом практически любой современный завод ЖБИ свай использует качественный бетон и калиброванную арматуру —так поддерживается высокое качество и точная геометрия изделий.
  • Экономичность. При выборе в пользу этого типа фундамента сокращаются трудозатраты, все операции производятся техникой, отпадает необходимость в земляных работах, снижается материалоемкость.
  • Универсальность. Такой фундамент можно устроить на грунте любого типа в любую погоду — это особенно актуально, когда почвы слабые.

Что представляют собой ЖБ сваи

Сваи ЖБ — железобетонные забивные конструкции, состоящие из высококачественного бетона и стальной арматуры. Стержень чаще всего имеет квадратное сечение — оптимальный вариант для погружения в грунт. В промышленном строительстве находят применение свайные опоры длиной 3–11 м.

Для забивки свай под будущее основание здания используют специальную технику. Благодаря этому опора с максимальной точностью погружается вглубь земли, достигая твердых слоев почвы. Образуется свайное поле, на котором каждая опора стоит на строго определенном месте и может принять на себя несущую нагрузку строящегося объекта.

Срок службы такого фундамента зависит преимущественно от качества изготовленной опоры и компетентности мастеров. При правильном монтаже сооружение останется неизменным в течение 100 лет и более.

Особенности строительства фундамента на основе забивных свай

На первый взгляд, погрузить забивные сваи из железобетона в грунт легко. Однако установка этих конструкций требует тщательной предварительной разведки места строительства.

Для создания свайного фундамента под фундаментные блоки или монолитное основание необходимо набить свайное поле — определенное количество опор, которые устанавливаются по проекту будущего здания в местах, где будут возводиться несущие и капитальные стены. При этом для небольших свай можно использовать соответствующего размера молоты, копры. А для более длинных понадобится кран и ударный станок с молотом двойного действия и направляющей мачтой.

Установка сваи рассчитывается специалистом — если параметры подобраны правильно, процесс монтажа проходит быстро:

  • свайную опору вывешивают вертикально на забивной мачте, устанавливают в грунт и с помощью дизельного молота забивают;
  • по мере углубления опоры с каждым ударом скорость осадки увеличивается, затем снижается, прекращаясь при приближении к расчетной глубине;
  • процесс забивания завершается, когда после десяти ударов молота оголовок опоры остается неподвижным.

Если фундамент строят на тяжелых грунтах или при глубоком минусе, перед установкой опор используется лидерное бурение. В месте установки пробивается скважина меньшего диаметра, чем сечение опоры, на глубину 90 % от уровня ее погружения.

Наша компания предлагает неостроконечные (торцевые)железобетонные сваи неостроконечные, имеющие преимущества перед традиционными остроконечными. Сваи с острым концом (ввиду отклонения при изготовлении) при погружении могут отклониться от направления забивки. Неостроконечные опоры лишены этого недостатка.

Сваи забивные железобетонные: плюсы и минусы

Планируете строить частный дом для постоянного проживания? Задумались о том, какой фундамент будет наиболее подходящим? Мы подскажем! В этой статье разберём, чем же хороши или плохи забивные железобетонные сваи. И подскажем, на какие моменты стоит обратить внимание при их установке. 

При строительстве домов чаще всего применяются сваи квадратной и прямоугольной формы сечения. Один вид этих бетонных гигантов внушает уверенность. Но железобетонные сваи имеют свои плюсы и минусы, как и любой другой продукт.   

Преимущества железобетонных забивных свай:

  • Отсутствие земляных работ. Сваи забиваются прямо в грунт без предварительного рытья траншей. Это экономит время, деньги и сохраняет чистоту на объекте;
  • Быстрый монтаж. Монтаж занимает 1-2 дня;
  • Независимость от сезона. Дождь и снег не влияют на возведение фундамента;
  • Постройка на любом типе грунта. То есть строить можно почти везде – сваи будут крепко-накрепко держать ваш дом;
  • Возможность строить дом сразу после окончания монтажных работ. Всё потому что бетон «созревает» не на улице, а на заводе – в контролируемых условиях;
  • Не разрушаются в почве;
  • Приятная цена свай и самих работ по их монтажу в отличие от заливки монолитным фундаментом;
  • Высокая несущая способность свайного фундамента предотвращает сползание, осыпание или обвалы грунтов.

Отрицательные стороны железобетонных свай:

  • Массивность конструкции;
  • Наличие специальной техники при забивании;
  • Могут возникнуть трудности при желании постройки цокольного этажа

Ж/б сваи сплошного квадратного сечения ПТЖБ могут отслужить вам верой и правдой аж 150 лет. Арматура надёжно спрятана под слоем бетона. Мы используем бетон, чьи показатели морозоустойчивости, влагонепроницаемости, плотности и подвижности делают сваи бессмертными. Наши сваи соответствуют требованиям ГОСТ 19804-2012.

Купив железобетонные сваи в ПТЖБ, вы можете быть уверенны в надежности вашего будущего дома! 

 

 

винтовые сваи и фундаменты компании «Русская Свая», производство и монтаж в СПб

ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Основные тезисы

Стандарт применяется к сваям, произведенным на заводе из мелкозернистого бетона. Данная конструкция применяются для монтажа в грунт и распределения нагрузки от здания на плотные слои. Область применения Сваи используются для …

Фундамент на забивных ЖБ сваях: преимущества и недостатки

Навигация по странице Причины популярности Что такое железобетонная свая? Толщина и длина ЖБ сваи Преимущества железобетонных свай Недостатки железобетонных свай Вывод Почему железобетонные опоры становятся популярнее с каждым днем? Вариант …

Экотропа на Сестрорецких болотах

Навигация по странице Как добраться О заказнике Начало маршрута Естественный маршрут Продолжение настила Самый длинный маршрут Лесная тропа Низинное болото Что надо запомнить Сестрорецкие болота — это уникальный природный заказник, …

Преимущества распашных ворот

Распашные ворота — один из самых практичных и простых вариантов установки ограждения. Это простая и надежная конструкция, которая при этом еще и недорогая. Распашные ворота практически не требуют обслуживания, а …

Как заполнять винтовые сваи — бетоном или сухой смесью?

Винтовые сваи заполняют бетоном во время монтажа. Но зачем? А чем заполнять сваи — бетонным раствором? Полусухой или сухой смесью? На эти вопросы мы и ответим в нашей статье! Зачем …

Какой фундамент для забора выбрать — ленточный или свайный?

Винтовые сваи в последние несколько лет все чаще используют в строительстве фундамента для дома или заборного ограждения. Однако нередко для работы используют бетонное основание — ленточный фундамент. Преимущества очевидны: такой …

Недостатки и преимущества откатных ворот

В последние годы именно откатные ворота становятся все более востребованными. Данные ворота обладают огромным количеством преимуществ, помогающим им занять место старых, распашных аналогов, однако у данного типа ворот есть и …

Увеличьте гарантию на свайно-винтовой фундамент до 30 лет!

30 лет — гарантия на монтажные работы и продукцию от компании «Русская Свая» при установке термоусадочных трубок. Термотрубки защищают винтовые сваи от коррозии и деформации во время зимнего пучения и …

Какой забор лучше?

Лучший забор — это забор, который выполняет свои функции. Одним владельцам необходимо полностью закрыть свой участок от посторонних глаз, кому-то достаточно установить экономный вариант для ограждения своего участка, кому-то нужно …

Профнастил — разновидности, преимущества, особенности

Профнастил — один из самых практичных материалов для возведения забора. Этот материал прочный и надежный, относительно недорогой, простой в установке, имеет множество вариантов рельефа и цветового оформления. Забор из профлиста …

Стадии возведения винтового свайного фундамента

За разметку участка стройплощадки допустимо браться только после того, как будет проведен анализ состояния грунта. Грунт не должен содержать корней, торфяных отложения или камней. Еще до начала возведения такого фундамента …

Основные плюсы и минусы свайного фундамента

Для возведения надежного фундамента обычно необходимы серьезные расходы. Бывает и так, что примерно 30% всего выделенного бюджета уходит именно на создание основы под строительство коробки дома. Но есть и менее …

Фундамент на жб сваях — недорого и качественно

Фундамент на бетонных сваях

Строительство здания — сложная задача, при решении которой качество каждого элемента непосредственно влияет на прочность и долговечность строения.

На протяжении всей истории строительства зданий, одним из основных факторов надежности служил фундамент. Именно он несет на себе всю тяжесть постройки и обеспечивает ее устойчивость, поэтому к выбору и возведению фундамента нужно подходить обдуманно и профессионально.

Сегодня строительный рынок предлагает большой выбор материалов и технологий, которые могут решать как узкоспециализированные задачи, так и наоборот, быть универсальным вариантом для проекта практически любой сложности.

Одним из самых популярных видов фундамента является основание на железобетонных сваях.

Фундамент на железобетонных сваях

Для начала разберёмся, что такое ЖБ сваи – это конструкция из железобетона в виде столба с квадратным или круглым сечением и острым нижним концом. Для увеличения износостойкости внутри сваи устанавливается стальная арматура с рифленым профилем класса “А” диаметром от 1 см. Реже применяются стальные спирали, сетка, гладкая и рифленая проволока. Наиболее распространены квадратные сваи с размером стороны от 20 до 40 см и длиной от 3 до 28 м. Чтобы фундамент сохранял прочность и устойчивость даже при температуре до -40°C, для изготовления свай используются морозостойкие марки цемента.

Преимущества железобетонного основания:

  • Длительный срок службы: около 100 лет без необходимости ремонта;

  • Устойчивость перед внешними воздействиями;

  • Универсальность применения: такой фундамент выбирают как для строительства крупногабаритных сооружений, так и для маленьких построек;

  • Скорость установки (в течении 2-3 дней)

  • Возможность строительства на слабых почвах и сложном рельефе;

  • Сохранение ландшафта: установка данного вида фундамента не требует масштабных земляных работ;

  • Круглогодичность работ по строительству;

  • Устойчивость: можно не бояться пучения грунта, ведь железобетонные стержни устанавливаются ниже глубины промерзания;

  • Большая несущая способность: в зависимости от особенностей почвы допустимая вертикальная нагрузка на одну сваю может достигать до 40 т.

Стоимость железобетонного основания

Одним из главных преимуществ железобетонного фундамента перед другими вариантами является его бюджетность. Цены на жб сваи и отсутствие масштабных земляных работ, необходимых для ленточного позволяют прилично сэкономить Ваше время и деньги. Залогом успеха при работе с железобетонными сваями является качество бетона и соблюдение технологии производства самих свай, а также профессиональный монтаж.

Выбирая проверенных поставщиков, зарекомендовавших себя на рынке и опытных специалистов, которые смогут гарантировать качество продукции и профессиональный монтаж, Вы сможете обеспечить надежную основу своему строению.

Особенности установки жб свай под фундамент

Чтобы Ваша постройка прослужила Вам долгие годы без неожиданных неприятностей, советуем обращаться к профессионалам, которые смогут провести геологическую экспертизу для определения типа почвы, уровня залегания грунтовых вод и подготовить грамотный проект здания.

На этапе проектирования рассчитывается общий вес будущего здания, для этого суммируют массу ростверка, стен, перекрытий, пола, отделки, стропильной конструкции, кровельных материалов. К полученному числу добавляется приблизительный вес мебели, после чего к итоговой цифре добавляют еще 15-20%. Исходя из полученной массы здания и результатов исследования почвы рассчитывается нагрузка на основание, количество и вид необходимых свай.

Далее начинаются работы непосредственно на участке строительства:

Подготавливаются подъездные пути для передвижения техники по строительной площадке и доставляются опоры и материалы для ростверка или обвязки.

  1. Размечается периметр фундамента и точки забивки опор.

  2. При помощи сваебойного оборудования сваю поднимают и заглубляют в почву на глубину рассчитанную по проекту.

  3. После установки всех опор их наземная часть обрезается в один уровень при помощи навесной гидравлической установки — сваерезки.

  4. Финальный этап: обвязка фундамента. Это требуется для усиления конструкции и равномерного распределения нагрузки на опоры. Сваи соединяют бетонным ростверком или стальным профилем — швеллером, двутавровой балкой.

Выбор надежных поставщиков опор и квалифицированных специалистов для их установки обеспечит Вас качественным фундаментом на жб сваях, и позволит лично убедится в его преимуществах.


Было интересно? Хотите быть в курсе самых интересных событий в Ростове-на-Дону? Подписывайтесь на наши страницы в Facebook, Instagram и ВКонтакте и канал в ЯндексДзен и Telegram.

Вы можете сообщить нам свои новости или прислать фотографии и видео событий, очевидцами которых стали, на электронную почту.


Фундамент на железобетонных сваях под дом по низкой цене

Фундамент на железобетонных сваях под дом

 

Если вы задумались о строительстве дома, то нужно особое внимание уделить фундаменту. Основа дома — это фундамент, и чем он крепче и надежней, тем дольше простаит ваш дом и он послужие еще вашим внукам и правнукам. 

Более 13 лет на рынке свайных фундаментов

Последнии лет 10 в России стали очень популярны фундаменты на винтовых сваях. Эта технология себя очень хорошо зарекомендовала в загородном строительстве. Сроки возведения и низкая стоимость по сравнению с бетонными фундаментами дали большой толчок в данном направлении. На строительном рынке России появилось много недобросовестных компаний, сваю делают в гаражах, подвалах, в бригадах работают не опытные и не обученные работники. У кого-то сваи стали выпирать, у кого-то дом поехал. Пошла волна негодования. Чтобы привлечь больше клиентов компании шли на уловки, использовали БУ трубы, красили сваи обычной краской тем самым снижая стоимость свай. А русский человек он такой, зачем переплачивать, если можно сделать дешевле.

Собственное производство железобетонных свай

Компания ВекСвай разработала уникальную технологию возведения фундаментов на железобетонных сваях. Наше конструкторское бюро разработало уникальный усиленный каркас для железобетонных свай, а также используем лучший бетон без всяких примесей и присыпок. На собственном производстве в компании ВекСвай сваю делаются по всем стандартам, ГОСТ, СНИП. Продукция имеет сертификаты и паспорта качества. Каждая свая проходит экспертизу перед продажей и монтажем. 

Монтаж фундамента на забивных жб сваях под дом

Монтаж железобетонных свай дело не простое, как может показаться со стороны. Мы направили наших сотрудников на обучение и повышении квалификации в данном направлении. Только опытные специалисты способны сделать фундамент качественно, надежно и в срок. Все должно быть четко и точно по схеме свайного поля, без малейшего отклонения, сваи должны быть забиты ниже глубины промерзания и обрезаны под уровень так, чтобы обвязочный брус или швеллер не на миллиметр не проседал. 

Наше конструкторское бюро разработало несколько типов установок под разные грунты. Сейчас в цеху происходит сборка установок для железобетонных фундаментов.  

Если вы хотите получить качественный и надежный фундамент из бетона по цене винтового, если для вас срок монтажа фундамента очень важен и имеет значение, то обращайтесь в проверенную и надежную компанию ВекСвай. Наши специалисты помогут вам с выбором фундамента, бесплатно сделаю схему свайного подля под ваш дом, учитывая все грунты и нагрузки, а бригада опытных монтажников сделает все в лучшем виде. ВекСвай — делаем для жизни!

Модельные испытания и численное моделирование

Чтобы решить проблему недостаточной несущей способности существующих бетонных свай, разработан тип бетонной сваи с дополнительным удлиненным усиливающим сердечником путем вставки стальной трубы через направляющее отверстие и заливки сердечника бетоном. Чтобы выявить механические характеристики армированных свай, были проведены испытания масштабных моделей и моделирование методом конечных элементов. Результаты показали, что как вертикальная, так и горизонтальная несущая способность увеличивается с увеличением длины ядра жесткости. Осевая сила усиленного сердечника также меньше, чем у обычных бетонных свай, а удлиненный сердечник может разделять осевую силу фундаментной сваи для улучшения распределения напряжений в теле сваи. Эти данные указывают на полезный и общий метод увеличения несущей способности существующих бетонных свай.

1. Введение

Благодаря характеристикам высокой несущей способности, надежному качеству конструкции и широкому спектру применения сваи-заполнители широко используются во всех видах новых строительных и реконструкционных проектов.Однако из-за множества неконтролируемых факторов (таких как мягкий грунт вокруг сваи, расслоение бетона и осадок на дне сваи) неизбежны инженерные проблемы, такие как дефекты сваи, недостаточная несущая способность и даже сломанная свая, которые имеют негативное влияние на несущую способность и эффективность строительства фундаментной сваи в определенной степени.

Для бетонных свай с неудовлетворительными характеристиками (например, сваи с небольшими дефектами, такими как расслоение бетона и местное образование шейки; сваи с очевидными дефектами, такими как растрескивание и чрезмерная осадка), академические и инженерные круги приложили много усилий для разработки методов обнаружения дефектов. , теории подкрепления и технологии.Психас и др. [1] объединили метод конечных элементов (МКЭ), МКЭ с масштабируемой границей и алгоритм классификации колоний муравьев для выявления дефектов в сваях. Ву и др. В работах [2–4] теоретически исследована реакция протяженного несущего строения с дефектом ствола сваи. Ким и др. [5, 6] получили требуемую осевую жесткость армирующей сваи при реконструкции вертикального удлинения для усиления существующих дефектных свай с помощью 3D FEM. Нето и др. В [7] сообщается о несущей способности буронабивных свай с дефектом конструкции в глубоком фундаменте как экспериментальным, так и численным методами.Ван и др. [8] рассмотрели боковые монотонные и циклические характеристики монолитных свай с армированием методом струйной заливки в слабых грунтах в ходе полевых исследований. Ли и др. [9] проверили боковую несущую способность сверхдлинных буронабивных свай после цементации путем испытаний на месте. Дай и Ван [10] аналитически представили характеристики передачи нагрузки и метод расчета осадки свай после цементации. Лин и др. [11, 12] протестировали осевое сжатие и реакцию на выдергивание проницаемых бетонных свай, усиленных биоинъекцией.Рен и др. В работе [13] исследована вертикальная несущая способность струйно-струйно-струйно-армированных свай с расширенным поперечным сечением. Озден и Акдаг [14, 15] провели модельные испытания обычных железобетонных (ЖБ) свай, усиленных стальным фибробетоном. Сен и др. [16, 17] провели экспериментальное исследование для анализа влияния армированных волокном полимеров (FRPs) на ремонт проржавевших свай. Али и др. [18] использовали нелинейный МКЭ и экспериментальный метод для оценки способности сдвига железобетонных свай, армированных стальными и армированными стержнями из стеклопластика.Чааллал и др. [19] сосредоточились на разработке и применении полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP), для ремонта и усиления предварительно напряженных дефектных свай в морской среде. Лин и др. [20] изучали поведение подвергнутых коррозии предварительно напряженных бетонных свай, отремонтированных с помощью углепластика, в конструкциях пристани с помощью испытаний в уменьшенном масштабе и моделирования методом конечных элементов. Рэмбо-Родденберри и др. [21] протестировали механические характеристики предварительно напряженных железобетонных свай из углепластика для фундаментов мостов. Чжуан и др.[22] исследовали растрескивание, вызванное коррозией армирования железобетонных свай, усиленных углепластиком, в морской среде. Ву и др. [23] предложили и экспериментально исследовали поведение гибридных армированных стекловолокном полимеров (GFRP) и стальных стержней, армированных предварительно напряженными высокопрочными бетонными сваями. Муруган и др. В работах [24, 25] были проведены экспериментальные исследования свойств железобетонных свай, армированных углепластиком и стеклопластиком, при статических и циклических боковых нагрузках.

Вышеупомянутые исследовательские работы или лечебные мероприятия помогают улучшить несущую способность железобетонных свай и могут быть использованы для решения проблем качества свай с небольшими дефектами и некоторых явно дефектных свай.Однако для явных дефектных свай и свай с серьезными дефектами (например, полное разрушение тела сваи и недостаточная длина сваи) в инженерных проектах с жесткими требованиями к качеству (например, в проектах высококлассных дорог), а также старых дефектных свай при реконструкции и расширения, применимость существующей технологии будет ограничена до определенной степени. В настоящее время эти сильно дефектные сваи, как правило, лечат доработкой на месте или дополнительной забивкой, что не только увеличивает стоимость устройства фундаментных свай, но и повышает риск инженерного строительства и даже вызывает изменения конструкции, что серьезно влияет на ход, выгоду, и строительная среда соответствующих инженерных проектов.

В связи с этим для повышения коэффициента удержания бетонных свай с явными и серьезными дефектами в новых проектах, а также старых бетонных свай в проектах реконструкции и расширения необходимо проведение дополнительных исследований по технологии обработки , чтобы решить две ключевые проблемы, а именно, сохранение существующих бетонных свай и повышение несущей способности тела сваи. Учитывая ключевые факторы этих двух проблем, в данной статье предлагается новый тип бетонной свайной конструкции с удлиненным упрочняющим ядром.В отличие от существующих технологий, благодаря пилотному отверстию в сердечнике сваи, эта новая конструкция свайного фундамента состоит из бетонной сваи и удлиненного укрепляющего сердечника, длина которого больше длины сваи. На основе изложения базовой формы конструкции в этой статье исследуется несущая способность предлагаемой свайной конструкции с помощью испытаний модели в уменьшенном масштабе и численного моделирования.

Оставшаяся часть этого документа организована следующим образом. В Разделе 2 представлено введение в новую сваю фундамента.Далее в Разделе 3 приводится подробная информация об испытаниях масштабной модели. Далее в Разделе 4 выполняется моделирование методом конечных элементов в точном соответствии с экспериментальными работами для дальнейшего выявления характеристик предлагаемой сваи. Наконец, в разделе 5 сделаны выводы. армирование сердцевины сваи, в этой статье предлагается конструкция сваи с удлиненным сердечником для улучшения несущей способности обычных свай.Как показано на Рисунке 1, эта новая конструкция в основном состоит из бетонной сваи и удлиненной заполненной бетоном стальной трубы. Как правило, при проектировании и изготовлении этой конструкции есть три важных вопроса, а именно: прокладка отверстий в бетонной свае, подготовка стальной трубы и заливка бетона в стальную трубу.

2.1. Hole-Guiding

Поскольку диаметр существующей сваи обычно превышает 600 мм в практическом проектировании, можно просверлить отверстие диаметром не менее 300 мм в зависимости от потребности в опоре.Оборудование для направления отверстия должно располагаться вертикально, а глубина сверления должна достигать длины стальной трубы. Кроме того, в процессе направления скважины (см. рисунок 2) необходимо свести к минимуму нарушение существующей бетонной сваи и грунта вокруг сваи.

2.2. Стальная труба

В качестве несущего элемента существующей сваи для достижения повышенной прочности стальная труба должна быть спроектирована таким образом, чтобы облегчить заливку основного бетона и гарантировать, что новые и старые поверхности бетона не имеют относительного смещения.Исходя из этих соображений, длина стальной трубы должна быть равна общей длине армированной сваи, а диаметр трубы должен быть несколько меньше диаметра направляющего отверстия. Кроме того, боковая стенка стальной трубы должна иметь несколько отверстий для просачивания, чтобы гарантировать прочную связь между новым и старым бетоном. Соответственно, используется круглая стальная труба общей длины L  +  l , наружным диаметром D и толщиной t , как показано на рисунке 1.

2.3. Бетон сердцевины стальной трубы

Усиленный бетон сердцевины стальной трубы не должен быть слабее существующей сваи. Кроме того, он должен обладать большей текучестью. Можно использовать самоуплотняющийся бетон или цементный раствор. Заливочная труба используется для заливки бетона снизу вверх по стальной трубе. После того, как заливка бетона в стальную трубу завершена, снаружи стальной трубы следует залить цементным раствором, чтобы улучшить целостность конструкции.

3. Испытание усиленной сваи на модели

В этом разделе основное внимание уделяется вертикальным и горизонтальным механическим характеристикам (например, несущей способности) предлагаемой усиленной сваи, описанным в разделе 2, с помощью модельных испытаний.

3.1. Упрощение тестовой модели

Для облегчения модельных испытаний конструкция сваи с усиленным сердечником упрощена следующим образом: оборудование. (2) Внешняя бетонная свая сооружается одновременно со стальной трубой, заполненной бетоном, без последующего цементирования. Кроме того, фильтрующее отверстие стальной трубы также игнорируется. (3) Сваи для отбора проб изготавливаются заранее, а затем заделываются в почву.

3.2. Детали эксперимента
3.2.1. Подготовка свай для отбора проб

Были сооружены шесть испытательных свай, пронумерованных соответственно 0#, 1#, 2#, 3#, 4# и 4’#. Свая 0# (также называемая базовой сваей) с размерами длины и поперечного сечения (см. рис. 3) изготовлена ​​из бетона марки С30, параметры материала которого приведены в таблице 1.Сваи 1#~4# (см. рис. 4) были снабжены удлиненной стальной трубой (константы материала также указаны в таблице 1) через зарезервированные отверстия в обычной свае того же размера, что и свая 0#, и удлиненный размер л. (см. рис. 1), соответственно, 200 мм, 300 мм, 400 мм и 500 мм. Размеры поперечного сечения стальной трубы составляют , и все стальные трубы также были заполнены бетоном C30. Причем, для дальнейшего сравнения, другая обычная свая (без стального куба), т.е.специально добавлены сваи 4’# такой же длины, как у сваи 4#, и того же поперечного сечения и материала, что и у сваи 0# (см. также рис. 4). Для зазора в Таблице 2 перечислены ключевые геометрические формы всех тестовых свай.


Материал Плотность (кг / м 3 ) модуль Юнга (МПа) Коэффициент Пуассона

Бетон 2,4 × 10 3 3.0 × 10 4 0,2
Стальная труба 7,85 × 10 3 2,1 × 10 5 0,3



Куча № 0 # 1 # 2 # 3 # 4 # 4 ‘#
L (мм) 800 800 800 800 800 1 300
л (мм) 0 200 300 400 500 0

3.

2.2. Нагрузочные устройства

Вертикальная нагрузка создавалась за счет веса в сборе, создаваемого бетонными блоками со средним весом 7,9 кг каждый и передаваемого на сваю через стальную пластину, закрепленную на свае распорными шурупами диаметром 8 мм (см. рис. 5). (a)) для обеспечения равномерного распределения нагрузки вдоль оси сваи. Горизонтальная нагрузка осуществлялась с помощью 10-тонного гидравлического домкрата, как показано на рис. 5(б).

3.2.3. Устройство для измерения деформации

Вертикальное смещение испытательной сваи было измерено двумя электронными цифровыми циферблатными индикаторами (см. рис. 5(а)) с диапазоном измерения 0~20 мм и точностью 0.01 мм, расположенные симметрично по обеим сторонам ворса. Горизонтальное смещение регистрировалось одним циферблатным индикатором того же типа, что и при испытаниях на вертикальную осадку, и расположенным на высоте 5  см над поверхностью действия горизонтальной силы. Для фиксации циферблатных индикаторов была разработана стальная рама, частично заглубленная в почву (см. также рис. 5(а)).

Для получения деформации сваи фольгированные тензорезисторы типа ВХ120-10АА были обклеены четвертьмостом вдоль продольного направления тела сваи и соединены через проводник с тензодатчиком Дх4818 (см. рис. 6).

Соответственно, для примера возьмем сваи 0# и 3#, точки измерения показаны на рисунке 7. Точки A1 и A2 находятся на вершине сваи для регистрации вертикального смещения, а точка A находится на 50  мм ниже вершины сваи. чтобы зафиксировать боковое смещение. Кроме того, для измерения деформации задаются точки B∼E, где расстояния от точек B, C и D до уровня земли составляют соответственно 0 мм, 300 мм и 600 мм; что касается точки Е, то она находилась в центре удлиненного отрезка.

3.2.4. План испытаний

(1) Подготовка к испытаниям . Испытываемые сваи с наклеенными тензорезисторами сначала заглубляли верхушкой на 200 мм над землей, затем заполняли и уплотняли зазор между сваями и вокруг грунта; затем была закреплена стальная рама (см. рис. 5(а)). Чтобы сделать почву более плотной, нагрузочные испытания были проведены через 15 дней после принятия соответствующих мер по укрытию.

(2) Геотехнические испытания . Для получения физико-механического показателя почвы (т.(например, содержание воды, плотность, угол трения и сцепление) вокруг трубы необходимо провести геотехнические испытания. Образцы были взяты из почвы вокруг сваи на глубине 500 мм от земли. Следуя [26], содержание воды измеряли методом сушки, плотность определяли методом кольцевого ножа, угол трения и сцепление определяли прямым испытанием на сдвиг, а предельное содержание воды получали с помощью комбинированного испытания жидкости и пластика. Для простоты мы игнорируем подробные процедуры тестирования.

(3) Испытание на вертикальное сжатие при статической нагрузке . Каждый час к каждой свае добавлялся один уровень нагрузки (9 бетонных блоков для каждого уровня нагрузки) в соответствии с методом быстрой эксплуатационной нагрузки, как требуется в [27]. После каждого уровня нагружения через каждые 30 минут регистрировали осадку и деформацию тела сваи. При осадке вершины сваи под определенной нагрузкой более чем в 5 раз по сравнению с предыдущим уровнем и общей осадке сваи более 40 мм испытание на нагрузку прекращали [27].Также были собраны окончательные деформированные результаты. На рис. 8 показаны две стадии (уровень нагружения 1 и 5) вертикально нагруженной сваи.

(4) Горизонтальное испытание под статической нагрузкой . В испытании на горизонтальную статическую нагрузку (см. рис. 9) был принят метод медленной поддерживающей нагрузки [27] с приращением нагрузки 0,05  МПа/мин. Расстояние между линией действия горизонтальной нагрузки и вершиной сваи 100 мм. Горизонтальное перемещение и величина деформации сваи регистрировались каждую минуту.Когда горизонтальное смещение в верхней части сваи превышало 40 мм, испытание нагружения тестовой сваи прекращали [27], а также регистрировали окончательные значения деформации.

3.

3. Результаты тестирования

3.3.1. Результаты геотехнических испытаний

(1) Результаты испытаний на содержание воды . Результаты испытаний методом сушки двух образцов почвы приведены в таблице 3. Поскольку разница в содержании воды в двух образцах составляет менее 1% [26], мы берем среднее из двух в качестве конечного содержания воды, т.е.е.,  = 25,3%.

1


1

Образец Вес влажной почвы (G) Вес сухой почвы (G) Содержание воды (%) Среднее содержание воды (%)
50 39,97 25,1 25,3
B 50 39,84 25,5

(2) Плотность Тестирование Результаты .Результаты испытаний методом кольцевого ножа для двух образцов почвы представлены в табл. 4. Учитывая, что разница плотности в сухом состоянии двух образцов составляет менее 0,03   г/см 3 [26], мы принимаем среднее значение двух образцов как конечная плотность в сухом состоянии, т.е.

Образец Вес влажного почвы (G) Объем почвы (см 3 ) мокрые плотность (G / см 3 ) содержание воды ( %) Плотность в сухом состоянии (г/см 3 ) Средняя плотность в сухом состоянии (%)

A 114.12 60 1,90 25,4 1,52 1,51
B 112,20 60 1,87 25,0 1,50

( 3) Результаты испытаний на прямой сдвиг . Кривая зависимости между прочностью на сдвиг и вертикальным давлением [26] показана на рис. 10, где угол наклона аппроксимированной линии дает угол трения, т.е.е., , а точка пересечения с ординатой представляет сцепление, а именно, c  = 11 кПа.

(4) Результаты испытаний на предельное содержание воды . Кривая двойного логарифма координаты между глубиной проникновения конуса и содержанием воды [27] представлена ​​на рисунке 11. Из этого рисунка предел текучести (содержание воды при глубине проникновения конуса 17 мм [27]) составляет 37,0, а предел пластичности (содержание воды при глубине проникновения конуса 2 мм [27]) равен 18.6. Соответственно пластиковый индекс. По данным [28] грунт пробы относится к глинам с низким пределом текучести.

3.3.2. Результаты испытаний на вертикальное сжатие

(1) Несущая способность на вертикальное сжатие . Кривые нагрузки-перемещения всех испытательных свай показаны на рис. 12 (перемещения берут средние значения точек А1 и А2 на рис. 7), из чего можно сделать вывод, что соответствующая кривая каждой сваи имеет очевидную точку перегиба и общая осадка каждой сваи более 40 мм.

Согласно [27], максимальная вертикальная несущая способность каждой сваи принимает значение нагрузки в соответствующей точке перегиба. На этом основании распределение максимальной несущей способности шести свай показано на рисунке 13. Как видно из рисунка 13, максимальная вертикальная несущая способность свай 1#~4# увеличена соответственно на 18,3%, 37,4%, 55,7% и 77,3% по сравнению с ворсом 0#; а из табл. 2 удлиненная часть соответствующей сваи увеличивается соответственно на 25.0%, 37,5%, 50% и 62,5%. Такой результат предполагает, что введение прочного удлиненного сердечника может значительно улучшить вертикальную несущую способность, а несущая способность увеличивается с увеличением длины усиленного сердечника (заполненной стальной трубы). Кроме того, по сравнению со сваей 4# максимальная вертикальная несущая способность сваи 4’# увеличена только на 6,3%, хотя площадь ее контакта с грунтом на 28,8% больше, чем у сваи 4#. Это свидетельствует о том, что хотя в нижней части сваи 4# имеется сужение, которое может уменьшить площадь трения стороны сваи и повлиять на характеристики вертикальной несущей способности при сжатии, это не очевидно по сравнению с обычной конструкцией сваи (скажем, свая 4 ‘#), что указывает на то, что нынешняя конструкция является разумной.

(2) Осевая сила . При малых нагрузках деформация тела сваи примерно упругая. Соответственно, осевая сила в свае рассчитывается по формуле где модуль Юнга, площадь поперечного сечения и деформация, зарегистрированная тензодатчиком, описанным в разделе 3.2.

Ввиду переменного поперечного сечения и влияния стальной трубы для свай 1#~4# дополнительно рассчитывается жесткость на сжатие EA в уравнении (1) с помощью [29]где и – соответственно модуль Юнга из бетона и стальной трубы.и обозначают соответственно площадь поперечного сечения бетонной и стальной трубы.

С помощью уравнения (1) осевые силы каждой испытательной сваи были рассчитаны на различной глубине под землей, и результаты представлены на рис. 14, который показывает, что осевая сила уменьшается на больших глубинах. Эти результаты подтверждают результаты теста на максимальную вертикальную несущую способность (показанного на рисунке 13), где максимальная вертикальная несущая способность свай 1#~4# увеличивается с удлинением размера (т. , l на рис. 1). Кроме того, закономерности изменения осевых усилий свай 1#~4# с увеличением глубины очень схожи, а различия величин примерно равны различиям в максимальной вертикальной несущей способности. Поведение свай 4# и 4’# совершенно различно, в основном из-за изменения площади поперечного сечения, которое изменяет распределение сопротивления конца и стороны сваи. Кроме того, осевая сила сваи 0# аналогична осевой силе сваи 2# на той же глубине. Это связано с тем, что длина первого меньше, чем у других, и поэтому сопротивление боковому трению ограничено.

(3) Сопротивление боковому трению . Из статического равновесия сопротивление боковому трению выражается как где и являются, соответственно, осевой силой верхнего и нижнего поперечных сечений рассматриваемого сегмента сваи. и представляют собой, соответственно, длину и периметр самого отрезка.

С помощью уравнения (3) получены результаты среднего сопротивления боковому трению на разных глубинах, показанные на рисунке 15, который показывает, что сопротивление поперечному трению всех свай изменяется по глубине. Значения свай 0# и 4’ # меняются незначительно, тогда как значения свай 1#~4# различаются значительно. Это связано с тем, что соответствующие точки измерения были расположены на поверхности сваи, а влияние концентрации напряжений в поперечном сечении резкого изменения не было полностью учтено. В то же время на удлиненной части боковое трение быстро уменьшается из-за резко уменьшенного поперечного сечения; однако разница трения между усиленной и обычной сваями была незначительной. Например, боковая сторона сваи 4# равнялась 28.на 8% меньше, чем у сваи 4’#, но разница в трении составила всего 17,8%.

3.3.3. Результаты горизонтальных испытаний

(1) Горизонтальная несущая способность . Градиенты поперечного смещения [27] в точке А (см. рис. 7) под действием различных горизонтальных сил показаны на рис. 16. Из рис. 16 видно, что точка перегиба сваи 0# не видна и наклон большой предполагает разрушение жесткой короткой сваи. Свая 4’# имеет отчетливую точку перегиба, сначала с небольшим уклоном, за которым следует крутой подъем, что свидетельствует об упругом разрушении длинной сваи. Для свай 1#~4# градиент смещения быстро увеличивается после того, как нагрузка достигает максимальной горизонтальной несущей способности. Это быстрое увеличение связано с тем, что жесткость сваи намного больше, чем жесткость грунта вокруг сваи, и грунт сначала повреждается под действием большой горизонтальной силы.

Кроме того, согласно [27], вторая точка перегиба соответствующей кривой на рисунке 16 дает горизонтальную предельную несущую способность, которая показана на рисунке 17.Видно, что предельная горизонтальная несущая способность не имеет такого же линейного роста, как вертикальная сжимающая несущая способность на рисунке 13. На сваях 3# и 4# наклон кривой замедляется и появляется точка перегиба. Это явление можно использовать для определения диапазона удлиненного размера.

Изгибающий момент. Изгибающий момент сваи рассчитывается через где – напряжение, рассчитанное по уравнению (1), – момент инерции для нейтральной оси, а y – расстояние по вертикали до нейтральной оси.

На основании уравнения (4) изгибающие моменты на разных глубинах для каждой испытательной сваи показаны на рисунке 18, из которого видно, что изгибающий момент сваи постепенно уменьшается с увеличением глубины и стремится к нулю в средней точке продольного сечения, делая вывод, что сегмент сваи ниже этой точки не подвергается воздействию боковой нагрузки.

4. Численное моделирование усиленной сваи

Для дальнейшего выявления механических характеристик (например, распределения смещения и напряжения во всей конструкции) предлагаемых усиленных свай в этом разделе представлено соответствующее моделирование методом конечных элементов на основе тесты режима масштабирования в разделе 3 на платформе программного обеспечения PLAXIS 2D.

4.1. Создание имитационной модели

Для построения имитационной модели принимаются следующие гипотезы: (1) Экспериментальная модель упрощается как задача о плоской деформации без учета влияния грунтовых вод. (2) Грунт, бетон и стальная труба. были представлены, соответственно, идеальной пластической моделью Мора-Кулона, идеальной беспористой линейно-упругой моделью и традиционной моделью пластины. быть 0.67. Кроме того, между сваей и стальной трубой нет относительного смещения. (4) Вертикальная нагрузка действует на вершину сваи в виде равномерной силы, а сосредоточенная горизонтальная нагрузка приложена на 100 мм ниже вершины сваи.

На основе приведенных выше предположений структура моделирования показана на рис. 19, где отмечены все граничные условия и размеры. При моделировании физико-геометрические параметры грунта и тела сваи такие же, как и при лабораторных испытаниях.Соответственно на Рисунке 19, , , , , и (для свай 0# и 4’# и стальной трубы следует игнорировать) значение указано в Таблице 2 и обобщено в Таблице 5.

9






Куча 0 # Куча 1 # Куча 2 # Куча 3 # Куча 4 # Куча 4 ‘# Куча 4′ #
1600 1800 1900 2000 2000 2100 2100 2100

Треугольный элемент 15 узлов используется для дискретизации домена. Возьмем, к примеру, сваю 3#, конечно-элементная модель показана на рис. 20. Для сравнения с лабораторными испытаниями, когда вертикальная осадка (при вертикальной нагрузке) или горизонтальное смещение (при горизонтальной нагрузке) вершины сваи превышают 40 мм. , загрузка останавливается. При этом расположение точек наблюдения за деформацией такое же, как на рис. 7. Соответственно создается начальное поле напряжений свай.

4.2. Результаты моделирования
4.2.1. Несущая способность

В соответствии с методом конечных элементов результаты вертикальной и горизонтальной предельной несущей способности свай получены и представлены соответственно на рисунках 21 и 22 вместе со значениями испытаний в масштабном режиме для сравнения.Из рисунка 21 видно, что тренд и значения двух кривых очень согласуются, что свидетельствует о хорошем подтверждении между экспериментальными и моделирующими исследованиями. Кроме того, из рисунка 22, хотя в большинстве случаев результат проверки модели выше, чем результат численного моделирования, законы изменения также очень похожи, что еще раз показывает согласие этих двух подходов с учетом идеализации численной модели (например, при моделировании реальная трехмерная задача упрощается до двумерной, а практически неоднородный грунт вокруг тела сваи предполагается однородным).


4.2.2. Смещение и распределение напряжения при вертикальной нагрузке

Смещение и распределение напряжения модели на стадии завершения вертикального нагружения показаны на рисунках 23 и 24. Мы можем обнаружить, что грунт в основании свай 0# и #4 имеет большая степень сжатия, в то время как сторона грунтовой сваи меньше, и диапазон воздействия ограничен. Распределение напряжения в грунте в основном сосредоточено на дне сваи, а напряжение на стороне сваи также очень мало.Это говорит о том, что при вертикальной нагрузке обычная бетонная свая передает большую часть верхней нагрузки на нижнюю часть сваи, а грунтовая свая проскальзывает в небольшом диапазоне вокруг сваи. Верхний грунт свай 1#~4# перемещается, очевидно, вместе с положением сваи, и диапазон влияния очень велик. Напряжение грунта имеет очевидные изменения вокруг тела сваи, что указывает на сильное трение между сваей и грунтом. Переменное сечение сваи несет часть давления на конец сваи. Сжатие грунта увеличивает смещение грунта вокруг сваи на удлиненном участке, а также уменьшает сжатие и напряжение грунта на конце сваи.

4.2.3. Смещение и распределение напряжения при горизонтальной нагрузке

Смещение и распределение напряжения модели на стадии завершения горизонтального нагружения показаны на рисунках 25 и 26. Из этих рисунков видно, что свая 0# демонстрирует общую боковую деформацию, в то время как свая 0# демонстрирует общую поперечную деформацию. боковая деформация свай 1#~4# и 4’# сосредоточена в определенном диапазоне под землей, и чем длиннее свая, тем заметнее этот эффект.Это связано с тем, что с увеличением длины сваи уменьшается диапазон воздействия нагрузки и увеличивается закладной механизм оголовка сваи. Однако мы видим, что длина сваи 1# ненамного больше длины сваи 0#, но контур смещения грунта имеет явную усадку. Контур напряжений модели несимметричен, что в основном отражается в большем напряжении в пассивной зоне грунта. Распределение напряжений в пассивной зоне свай 0# и 4# более равномерное, точка максимума сосредоточена в нижней части сваи, а напряжение грунта в растущем сечении свай 1#~4# больше, что может более эффективно противостоять опрокидывающему моменту. Таким образом, предлагаемый усиленный стиль усиливает окклюзию сваи и грунта.

5. Выводы

В этой статье была предложена бетонная свая, армированная усиленной стальной трубой. Для изучения механических характеристик представленной сваи (например, вертикальной и горизонтальной несущей способности, осевой силы, сопротивления боковому трению и изгибающего момента) были проведены как испытания масштабной модели, так и численное моделирование. На основании вышеизложенных исследований можно сделать следующие выводы: (1) Разработанная свая с удлиненным прочным сердечником отвечает требованиям удержания существующей сваи и улучшения несущей способности.(2) Несущая способность сваи по вертикали увеличивается линейно с увеличением длины силового ядра. Осевая сила сваи меньше, чем у обычной бетонной сваи, а удлиненная секция может разделять осевую силу фундаментной сваи и улучшать распределение напряжения в теле сваи. (3) Несущая способность сваи в поперечном направлении с Прочность удлиненного ядра явно выше, чем у обычной сваи, но когда удлиненная доля превышает 50% длины исходной сваи, увеличение поперечной несущей способности замедляется. (4) Результаты моделирования показывают, что сила трения между сваей и грунтом лучше воспринимается сваей с удлиненным прочным сердечником. При воздействии горизонтальной нагрузки на вершину сваи напряжение в пассивной зоне сваи концентрируется на дне сваи и переменном поперечном сечении, и в удлиненной секции наблюдается очевидное явление распространения напряжения.

Доступность данных

Необработанные/обработанные данные, необходимые для воспроизведения этих результатов, можно получить, связавшись с первым автором по электронной почте: [email protected]образование.сп.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 52068054).

Испытания и моделирование бетонных свайных фундаментов

[1]
Р. Чайка, В. Кривой, Д. Секанина, Проектирование и разработка испытательного устройства для экспериментальных измерений фундаментных плит на грунте, Труды VSB — Технический университет Остравы, Серия гражданского строительства. 1 (2011).

DOI: 10.2478/v10160-011-0002-2

[2]
К.Буркович, В. Бухта, Модель экспериментальных измерений свайного, плитного и ростверкового фундамента, Труды VSB — Технический университет Остравы, Серия гражданского строительства. 2 (2014) 1-6. DOI: 10. 2478/tvsb-2014-0017.

DOI: 10.2478/tvsb-2014-0017

[3]
Р.Кайка, Сравнение расчетных и экспериментально измеренных значений осадки и напряженного состояния бетонной плиты на грунте, Прикладная механика и материалы. 501-504 (2014) 867-876. DOI: 10. 4028/www. научный. нетто/АММ. 501-504. 867.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.501-504.867

[4]
К. Буркович, Р. Фойтик, Дж. Лабудкова, В. Бухта, Проверка осуществимости и несущей способности моделей буробетонных свай, Расширенные исследования материалов. 1082 (2014) 230–235. DOI: 10. 4028/ www. научный. нетто/AMR. 1082. 230.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.1082.230

[5]
В.Бухта, М. Януликова, Р. Фойтик, Экспериментальные испытания железобетонной фундаментной плиты, Procedia Engineering. 114 (2015) 530-537. DOI: 10. 1016/j. проангл. 2015. 08. 102.

DOI: 10. 1016/j.proeng.2015.08.102

[6]
Р.Кайка, П. Мынарчик, Дж. Лабудкова, Экспериментальное измерение взаимодействия грунта с предварительно напряженным фундаментом, Международный журнал GEOMATE. 10 (2016) 2101-2108.

DOI: 10.21660/2016.22.5385

[7]
П. Мынарчик, Дж. Лабудкова, Дж. Коктан, Экспериментальный и численный анализ взаимодействия между грунтом и постнапряженной плитой на грунте, Jurnal Teknologi. 78 (2016) 23-27. DOI: 10. 11113/jt. v78. 8530.

DOI: 10.11113/jt.v78.8530

[8]
Э.Хрубесова, Х. Лахута, Л. Дурис, М. Джаафар, Математическое моделирование взаимодействия фундамент-грунт, в: 15-я Международная междисциплинарная научная геоконференция SGEM 2015, Материалы конференции, том. 2, стр. 437-444.

DOI: 10. 5593/sgem2015/b12/s2.058

[9]
Р.Cajka, J. Labudkova, P. Mynarcik, Численное решение взаимодействия грунт-фундамент и сравнение результатов с экспериментальными измерениями металла, Международный журнал GEOMATE. 11 (2016) 2116-2122.

DOI: 10.21660/2016.23.1208

[10]
Р. Чайка, Дж. Лабудкова, Численное моделирование взаимодействия недр и конструкции, Ключевые инженерные материалы. 691 (2016) 333-343. DOI: 10. 4028/www. научный. нетто/КЭМ. 691. 333.

DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.691.333

[11]
К.Буркович, Л. Дурис, Экспериментальное моделирование и проверка моделей данных для элементов фундамента, в материалах Пятнадцатой международной конференции по вычислениям в области гражданского строительства, строительства и окружающей среды, Civil-Comp Press, Стерлингшир, Великобритания, CCP 108, 2015. DOI: 10. 4203/ccp. 108. 11.

DOI: 10.4203/ccp.108.11

бетонных свай: обзор | SkyCiv Engineering

В этой статье дается некоторая предыстория и краткий обзор истории свай, а также рассматриваются преимущества и недостатки бетонных свай, которые можно спроектировать с помощью модуля SkyCiv Foundation Design.

Что такое бетонная свая?

Бетонная свая — это фундамент, забитый глубоко в землю для поддержки конструкции, в отличие от неглубоких или широких фундаментов, таких как изолированные фундаменты или комбинированные фундаменты. Они обычно намного тоньше в диаметре или ширине, чем в длину. Из-за своей иногда невероятной длины/глубины сваи обычно несут более высокую грузоподъемность, чем вышеупомянутые неглубокие фундаменты.

В большинстве конструкций бетонные сваи встречаются чаще, чем другие сваи.Самая ранняя форма бетонной сваи — забивная свая. Дальнейшее развитие строительных технологий привело к созданию и внедрению сборных свай и, в конечном итоге, предварительно напряженных свай. Все три бетонные сваи являются жизнеспособными вариантами в современном строительстве.

Какие бывают другие типы свай?

Традиционно в качестве свай можно использовать древесину или дерево, которые обычно используются для поддержки небольших конструкций или мостов в слабых грунтах. В некоторых более крупных сооружениях по-прежнему используются деревянные сваи, например, причалы, но деревянные сваи имеют некоторые ограничения.Во-первых, древесина подвержена износу или гниению с течением времени, что увеличивает неопределенность в отношении ее срока службы. Еще одним недостатком является ограниченная доступная длина древесины, которую можно получить из срубленного дерева из-за его фактической длины. Впоследствии не рекомендуется соединять два деревянных ствола вместе, чтобы решить эту проблему длины.

Стальные двутавровые сваи

стали обычной заменой бетонным сваям. Они могут выдерживать более высокие нагрузки и могут устранить некоторые проблемы с установкой по сравнению с бетонными сваями.Процесс импорта и заливки бетона может быть невыполним в некоторых условиях, поэтому используется стальная свая. Однако бетонные сваи предпочтительнее использовать в местах с агрессивными грунтами, чем стальные сваи.

Композитная свая может быть комбинацией двух разных материалов, чаще всего стали и бетона. Этот тип сваи обычно используется, когда требуемая длина по несущей способности превышает мощность простой бетонной сваи. Композитные сваи используются редко, так как их установка сложна, и сложно обеспечить надлежащее соединение между материалами.

Рисунок 1 : Визуализация различных типов свай

Когда и зачем использовать бетонные сваи?

Одной из наиболее распространенных ситуаций, в которых используются бетонные сваи, является то, что верхние слои грунта на участке очень слабые и не могут поддерживать конструкцию, обычно характеризующуюся влажным глинистым грунтом. В этом случае сваи обходят эти слабые грунтовые условия и переносят строительные нагрузки на более устойчивый слой почвы под ним, такой как коренная порода.Еще одна причина использовать бетонные сваи — это когда строительные нагрузки большие и занимают небольшую площадь. Примеры включают высотные сооружения или небоскребы, большие мосты и резервуары для воды.

С точки зрения материала и механических свойств бетонные сваи обеспечивают большую структурную прочность и большую долговечность, особенно в агрессивных и морских средах, чем стальные сваи. Однако бетон не такой гибкий, как сталь. Он может быть легко поврежден во время движения и требует более крупного подъемного оборудования.Несмотря на эту проблему, бетонные сваи остаются наиболее распространенным типом.

Типы бетонных свай

Бетонные сваи делятся на два типа: монолитные сваи и сборные сваи. Монолитные сваи могут быть дополнительно идентифицированы как обсаженные или необсаженные сваи. И наоборот, сборные сваи могут быть либо обычными железобетонными сваями, либо предварительно напряженными сваями.

Сваи монолитные

Как правило, монолитные сваи используются чаще, чем сборные сваи. Этот тип свай более выгоден, чем сборные сваи, благодаря простоте обращения и отсутствию каких-либо требований к хранению.Существует вероятность повреждения при перемещении сборных свай, и их необходимо хранить на месте. Необсаженные сваи представляют собой более экономичную монолитную сваю, а обсаженные сваи обеспечивают более надежную и точную укладку бетона.

В обсаженных монолитных сваях используется цилиндрическая или коническая тонкостенная стальная труба, которая служит формой или формой для бетона, который выстилает просверленное отверстие, в котором размещается свая. Этот тип сваи более предпочтителен, так как позволяет осмотреть сваю перед заливкой бетона.Оболочка обеспечивает более чистую и надежную заливку без неровностей. Залитые на месте сваи лучше подходят практически для любого грунта. Некоторые распространенные примеры монолитных свай в обсадной трубе включают:

  • Сваи Raymond
  • Сваи Мак-Артура
  • Металлическая однотрубная свая Union
  • Обжимная свая
  • Нижний ворс с пуговицами Western

Рисунок 2: Разрушение сваи Mac-Arthur

Источник: theconstructor. орг

Необсаженные монолитные сваи более экономичны и практичны, чем обсаженные. Однако во время установки требуется осторожность и проверка из-за прямого контакта с почвой. Рекомендуется использовать только на сильносвязных грунтах. В несвязных грунтах существует риск того, что грунт или вода прорвется в кучу. Вода могла просачиваться через бетонные трещины и разрушать арматуру. Ниже приведены различные типы необсаженных монолитных свай:

  • Симплексная свая
  • Фрэнки Пайл
  • Вибровая свая
  • Опорная свая

см3

Бетонные сваи имеют те же плюсы и минусы, что и другие бетонные элементы конструкции.Следующие преимущества и недостатки в основном касаются установки монолитных свай и отличий от сборных свай:

Преимущества монолитных свай:
  • Создает меньшую вибрацию при установке
  • Сваи любого размера и длины могут быть изготовлены на месте
  • Требует меньше или не требует большого оборудования по сравнению со сборными сваями
  • Не оказывает значительного воздействия на окружающую почву
Недостатки набивных свай:
  • Время установки часто увеличивается из-за установки и снятия опалубки и времени затвердевания бетона.
  • Установка требует интенсивного труда.
  • Для обеспечения хорошего качества изготовления и контроля качества необходим тщательный надзор.
  • Требуется место для хранения оборудования или материалов, которые будут использоваться
  • Погодные условия и условия площадки оцениваются перед установкой

Сборные сваи

Сборные сваи

сооружаются путем забивания или забивания сваи в грунт с помощью крупного забивного оборудования, как показано на рис. 4. Они более универсальны и подходят для использования в большинстве грунтовых условий.Они также используются там, где фундамент должен возвышаться над водой или уровнем земли. Сборные сваи изготавливаются за пределами площадки в контролируемой среде с однородным или коническим поперечным сечением и могут быть отлиты в круглой, квадратной или восьмиугольной форме. Глубокий конец свай с однородным поперечным сечением резко сужается и закрепляется башмаком из литой стали для защиты сваи и облегчения проникновения в твердые слои во время забивки. Сборные сваи большей ширины обычно изготавливают с полым поперечным сечением для уменьшения их веса и повышения эффективности забивки сваи.

Рисунок 4: Забивка сборных свай с помощью вибрационной сваебойной машины

Источник:structureguide.com

 

Преимущества сборных свай:
  • Может выдерживать относительно более высокие рабочие нагрузки
  • Хорошо подходит для морских установок
  • Может располагаться над землей или над водой
  • Изготовлено в контролируемой среде — больше уверенности в общем качестве.
  • Высокая устойчивость к биологическим и химическим воздействиям грунта
Недостатки сборных свай:
  • Требуется специальное оборудование для обработки и транспортировки
  • Сборные сваи тяжелые, и для их транспортировки и перемещения по площадке требуется техника
  • Затруднение увеличения или превышение длины отсечки
  • Длина сваи может быть ограничена в связи с хранением или транспортировкой
  • Высокая начальная стоимость

 

Модуль

SkyCiv Foundation предлагает инновационный и удобный интерфейс для проектирования и анализа одиночной сваи в соответствии с ACI 314-2014 или AS 2159 (2009) и 3600 (2019).

Хотите попробовать программу SkyCiv Foundation Design? Наш бесплатный инструмент позволяет пользователям выполнять расчет несущей способности без какой-либо загрузки или установки!

Калькулятор дизайна фундамента

Как спроектировать железобетонную сваю?

Статья

11 февраля 2020 г.
9 минут чтения

В отличие от других общих программ для свай, RSPile — невероятно гибкий инструмент, который позволяет проектировать сваи для всех типов геотехнических проектов, включая как забивные, так и с осевой и/или поперечной нагрузкой.В рамках этих опций RSPile включает в себя множество инструментов, позволяющих настраивать сваи, в том числе Concrete Designer для армированных и предварительно напряженных бетонных свай с осевой/боковой нагрузкой.

Concrete Designer позволяет легко определить свойства поперечного сечения бетона. Для железобетонных свай это включает схемы армирования, кожухи, сердечники и двутавровые балки. Рабочий процесс Concrete Designer разработан для скорости и удобства, поэтому вы можете максимально эффективно проектировать бетонную секцию.

Чтобы получить доступ к Concrete Designer, откройте диалоговое окно Свойства сваи , выбрав:

Сваи > Свойства свай

Диалоговое окно свойств сваи

На вкладке Осевые/боковые выберите тип сваи «Железобетон». Появится кнопка дизайна, которая позволит вам открыть Concrete Designer.

Concrete Designer — функция шаблона армирования

При проектировании железобетонных сечений в Конструкторе бетона отображаются три вкладки: Армирование, Корпус/Сердечник и Двутавровая балка.Эти вкладки позволяют добавлять и определять арматуру для бетонного сечения.

Вкладка Армирование позволяет добавлять и определять несколько рисунков армирования. С помощью этой функции вы можете определить свой тип шаблона как радиальный, прямоугольный или создать собственный шаблон. После выбора типа шаблона вы можете выбрать из раскрывающегося меню стандартные размеры арматуры, выбрать количество стержней и определить другие аспекты, такие как расстояние между стержнями и расстояние укладки от края бетона или от центра сваи. .

Если добавленный вами рисунок армирования имеет определенную глубину и длину внутри сваи, вы можете установить флажок «Ограничение длины» и указать глубину и длину армирования.

Concrete Designer — функция обсадной колонны/сердечника

Если вы хотите добавить корпус или сердечник к вашей бетонной секции, вы можете использовать вкладку Корпус/Сердечник . На этой вкладке можно добавить и определить толщину обсадной трубы и диаметр сердцевины секции. Просто установите флажки, чтобы добавить корпус или сердцевину и определить свойства каждого из них.Если вы добавляете ядро, вы также легко указываете, является ли ядро ​​полым или заполненным бетоном, установив флажок. Если ядро, которое вы добавили, пересекается с определенным армированием, появится сообщение об ошибке, и затронутое армирование будет выделено для вас на экране. Если вы добавили обсадную трубу, но не хотите, чтобы свая была полностью обсаженной, вы можете установить флажок, чтобы указать длину обсадной трубы.

Конструктор бетона — добавление двутавровой балки

Если свая будет армирована внутренней конструкционной стальной секцией, вы можете вместо этого перейти на вкладку двутавровая балка , которая позволяет добавить двутавровую балку в железобетонную секцию. .Доступны два типа двутавровых балок: канадская сталь и американская сталь, которые поставляются с удобным списком стандартных размеров для каждого варианта.

Если вы довольны конструкцией железобетонной секции, просто нажмите OK, чтобы закрыть диалоговое окно.

Узнать больше

Для получения дополнительной информации о RSPile и инструменте Concrete Designer вы можете ознакомиться с разделом интерактивной справки RSPile. Здесь вы найдете более подробную информацию о RSPile и новый учебник, который проведет вас через все этапы проектирования вашей железобетонной сваи.

Вернуться к началу

Еще от Rocscience

Влияние электрокинетических явлений на несущую способность различных стальных и бетонных свай: маломасштабное экспериментальное исследование

Если у вас установлено соответствующее программное обеспечение, вы можете загрузить данные о цитировании статей в менеджер цитирования по вашему выбору. Просто выберите программное обеспечение менеджера из списка ниже и нажмите «Загрузить».

Цитируется по

1. Прогнозирование сейсмического отклика прямоугольных колонн FRC с использованием интеллектуальных гибридных метаэвристических методов на основе нечеткой модели

2. Нейросетевая модель для прогнозирования глубины карбонизации шлакобетона

3. 906 Эффекты 7 вариаций напряжения и значения рН на сдвиговую прочность грунта и долговечность различных электродов и свай при электрокинетических явлениях

4. Оптимизация прочности цементных композитов, армированных углеродными нанотрубками и наночастицами титана

5. Геотехнические свойства известково-георешетчатого улучшенного глинистого основания в различных условиях влажности

6. Биополимеры в качестве зеленых вяжущих для улучшения грунтов в геотехнических применениях: A Обзор

7. Экспериментальное исследование влияния газойля и бензола на геотехнические свойства песчаных грунтов

8. Моделирование распределения влажности и температуры в зеленой крыше с пуццоланом в качестве дренажного слоя: влияние сезонных погодных условий на открытом воздухе и внутренней температуры потолка Морская вода

10. Применение ультразвуковых измерений для оценки сталефибробетона

11. Паста из щелочно-активированного шлака (ААС): взаимосвязь между долговечностью и микроструктурными характеристиками

12. Моделирование переноса тепла и влаги в системах зеленых крыш: влияние резиновой крошки и вулканического гравия

13. Десятилетие современного мониторинга мостов с использованием наземного лазерного сканирования: обзор и будущие направления

14. Эффекты включения промышленные и сельскохозяйственные отходы на свойства уплотнения и сжатия необработанных и обработанных известью глинистых песков

Проектирование и строительство забивных свайных фундаментов

Забивные свайные фундаменты применяются в основном в малоэтажных зданиях и мостовых сооружениях. Когда верхний слой почвы находится в неудовлетворительном состоянии и не имеет достаточной несущей способности, чтобы противостоять нагрузке от надстройки, используются забивные сваи.

Забивная свая представляет собой тип сваи, которая вставляется в твердый слой грунта, где она может обеспечить требуемую опору и поверхностное трение.

Поскольку стоимость строительства меньше по сравнению с буронабивными сваями на месте, эти виды свайных работ более популярны при строительстве мостов.

В основном существует четыре категории в зависимости от характера материала.

Типы приводных сваи

  1. 2
    1. стальные сваи стальные сваи
    2. PECAST бетонные сваи
    3. древесины сваи
    4. 0
    5. Композитные сваи Композитные сваи

    Давайте обсудимся над каждым из управляемых сваев отдельно.

    Фундаменты из стальных забивных свай

    Существуют различные типы забивных свай, изготовленных из стали. Поскольку сталь легко доступна, строительство может быть выполнено довольно легко.

    Кроме того, стальные сваи, такие как микросваи, могут использоваться для поддержки тяжелых нагрузок от мостов, а другие типы могут использоваться для поддержки нагрузок среднего уровня.

    Основной проблемой стальных забивных свай является коррозия. Однако они размещаются ниже уровня земли. Поэтому присутствие кислорода для коррозии минимально.

    Рассмотрим доступные типы стальных свай.

    Типы стальных забивных свай

    Микросваи представляют собой стальные казино, заполненные бетоном. Кроме того, в зависимости от приложенных нагрузок диаметр сваи может быть увеличен в зависимости от приложенной нагрузки.

    При необходимости в сваю можно вставить арматурный каркас для увеличения несущей способности сваи.

    Свайный дизайн можно выполнить, как указано в статье свайный фундамент руководство по проектированию, строительству и испытаниям.

    Горячекатаные профили используются в строительстве. Они свариваются между собой для увеличения длины.

    Эти виды свайной конструкции не нашли широкого применения в строительстве.

    Однако в особых случаях можно использовать двутавровые сваи.

    В конструкции можно использовать четыре стальных листа, сваренных вместе для создания коробчатой ​​сваи или шпунтовых свай, сваренных вместе для создания полого коробчатого сечения.

    Внутреннее ядро ​​может быть заполнено бетоном для улучшения поперечной жесткости, жесткости на изгиб, жесткости на кручение и т. д.

    Чугунные винтовые сваи забиваются вращательным бурением и не являются популярным типом свай, используемых в строительстве.

    В зависимости от характера грунта и назначения в строительстве могут применяться различные диаметры.

    Старые рельсы были как стальные сваи. Сверху или снизу привариваются три рейки.

    Сварка встык используется для соединения двух секций для увеличения длины сваи.

    Так как эти сваи из обильных материалов, стоимость будет меньше.

    Кроме того, это можно рассматривать как зеленое строительство, поскольку мы повторно используем материалы.

    Фундаменты из сборных железобетонных свай

    Наиболее широко используемый тип забивных свай в строительстве. В основном есть два типа сборных свай.

    1. Нормально армированные сборные сваи
    2. Предварительно напряженные сваи

    Следующие ключевые моменты выделены в отношении сборных свай.

    • Эти сваи могут выдерживать большие изгибные и осевые нагрузки.
    • Сваи, построенные с соответствующим покрытием и маркой бетона, не подвергаются износу.
    • Поэтому такие сваи более долговечны.
    • Однако состав бетона, пористость заполнителей, покрытие арматуры и т. д. могут вызвать износ свай.
    • В результате проблемы с долговечностью могут сократить срок службы свай.
    • Использование прочных и твердых заполнителей, правильный состав смеси, правильное размещение, уплотнение бетона, надлежащее отверждение бетона и т. д. повышают долговечность бетона .
    • Минимальная толщина покрытия может составлять 50 мм в соответствии с требованиями к долговечности .
    • Кроме того, предварительное напряжение уменьшает растрескивание бетона.
    • Гальванизация арматуры рекомендуется, если это возможно, чтобы покрыть расходы.

    В сборных свайных конструкциях нет таких серьезных проблем, как коррозия стали.

    Кроме того, его проще построить, чем другие типы свайных фундаментов. Кроме того, время, необходимое для заполнения одной стопки, также меньше.

    Стоимость строительства также сравнительно очень меньше по сравнению с монолитными буронабивными сваями.

    Сборные сваи доступны в различных размерах, таких как 300, 350, 400, 500 мм и т. д. Кроме того, они могут быть круглой или прямоугольной формы .

    Деревянные сваи

    Давайте кратко рассмотрим основные сведения о деревянных сваях.

    • Деревянные сваи могут быть разных размеров с разной несущей способностью.
    • Не нашли широкого применения из-за малой несущей способности
    • Дерево используется в качестве сваи после удаления сучьев
    • Нижний диаметр 300-500 мм в диапазоне от 125 до 250 мм
    •  Как правило, сваи доступны в диапазоне длины от 9000 мм до 18000 мм
    • Свая может выдерживать приложенные нагрузки и движущие силы. Тем не менее, она уязвима, если выполняется жесткая забивка
    • Деревянная свая подвержена износу

    На следующем рисунке, взятом из книги «Анализ и проектирование фундамента» компании Boels, показаны необходимые меры, которые необходимо выполнить в забивной деревянной свае.

    Расчетная нагрузка на деревянные сваи находится в диапазоне 150-250 кН. Максимально допустимая нагрузка составляет около 300 кН. Однако проведенные испытания показали, что он может выдерживать максимальную нагрузку около 400 кН.

    Будьте внимательны, когда свая забивается через твердые слои, так как это может повредить сваю.

    Композитные сваи

    Композитные сваи начали использовать около 60 лет назад. Основная цель композитных свай заключалась в экономичном строительстве относительно длинных свай.

    Для изготовления композитных свай используются различные материалы. Кроме того, выбор материала должен быть сделан в соответствии с условиями. Можно ожидать следующую комбинацию.

    • Деревянная свая заделывается ниже существующего уровня земли и выше существующего уровня земли (до верхнего уровня) для строительства из бетона.
    • Стальная труба, заполненная бетоном, или железобетонная труба H, укладывают нижнюю часть сваи и верхнюю часть, которые должны быть изготовлены из бетона.
    • Сборные сваи верхней секции

    Композитные сваи имеют длину от 18 м до 36 м.Тем не менее, длина 54 м также была пройдена.

    Оптимальный диапазон нагрузки составляет около 300-800 кН, а максимальный предел нагрузки составляет около 1500 кН.

    Одним из основных недостатков композитных свай является создание правильного соединения двух материалов.

    Проектирование сборных свай (конструкция забивных свай)

    При проектировании сборных свай необходимо решить две проблемы.

    • Свая должна быть рассчитана на нагрузку от надстройки
    • Сваи должны быть рассчитаны и детализированы для восприятия импульсной нагрузки, возникающей во время забивки

    Конструктивный и геотехнический расчет забивных свай для нагрузки надстройки может быть выполнен следующим образом те же процедуры описаны в статье свайные фундаменты .

    Для свай должны применяться специальные методы детализации, чтобы выдерживать силы, возникающие в процессе забивки свай. Существуют специальные детали для сборных свай.

    На следующем рисунке, взятом из книги «Анализ и проектирование фундамента» компании Bowels, показано типичное расположение сборной сваи.

    Как показано на приведенных выше рисунках, верхняя и нижняя области сваи ограничены за счет уменьшения расстояния между звеньями. Это позволяет плие выдерживать более высокие нагрузки.

    Как обсуждалось ранее, в конструкции также используется предварительно напряженная свая. На следующих рисунках показано типичное расположение предварительно напряженной забивной сваи. Особое внимание следует уделить при сооружении такой сваи.

    Строительство забивных свай

    Поскольку сборные сваи широко используются в строительстве, давайте посмотрим, каковы важные аспекты забивных свай.

    В основном существует два метода забивки свай.

    Приложите усилие к свае, позволив грузу упасть в сваю. Приложенная нагрузка должна рассчитываться на основе высоты свободного падения груза.

    Необходимо убедиться, что прикладываемая нагрузка не превышает грузоподъемность забивной сваи.

    Существует три способа вождения. Это

      • Забивка дизельного молота
      • Забивка пневматического молота
      • Забивка вибропогружателя

    Методы забивания молота просты в использовании по сравнению с традиционным методом, который требует больше времени.

    Обычно сборные сваи изготавливаются длиной 6 м из-за проблем с транспортировкой. Однако, при необходимости, они могут быть построены даже высотой 12 м и выше.

    При использовании 6-метровых забивных свай и глубине забивки более 6 м необходимо объединить две сваи. Стальные пластины, встроенные в верхнюю часть свай, свариваются вместе для увеличения длины.

    Ненужная длина сваи будет снесена при возведении оголовка сваи.

    Дополнительную информацию о методах забивания молота можно найти в статье Википедии сваебойный молот .

    Критерии закрепления и приемки для забивных свай

    • Свая будет забита до слоя твердого грунта, который в соответствии с проектом определен как уровень заделки. Проектирование и выбор уровня заделки будет основываться на информации, предоставленной в отчете об исследовании почвы.
    • Когда он достигнет уровня завершения, перемещение сваи уменьшится.
    • Критерии заделки и забивки свай основаны на анализе волнового уравнения сваи (WEAP). Необходимая модификация должна быть сделана на месте, так как она может меняться в зависимости от фактических условий грунта.
    • Далее требуется зафиксировать счет ударов при движении сваи. Это могло быть сделано как количество ударов по свае на определенное расстояние или проникновение сваи за определенное количество ударов. Это может быть сделано в соответствии со спецификацией проекта.
    • Существуют ограничения на завершение. В спецификации может быть указано количество ударов для данного проникновения.Если количество ударов превышает количество ударов для проникновения на указанное расстояние и свая находится в концевом слое в соответствии с геотехническими данными, свая может быть заделана.

    Преимущества забивных свай

    • В отличие от буронабивных свай, забивные сваи могут изготавливаться заранее. Это сводит к минимуму погрешность конструкции и обеспечивает адекватный контроль качества.
    • Кроме того, любые дефекты, такие как соты, могут быть устранены заблаговременно до установки.
    • Так как сваи забиваются против давления грунта, это улучшает опору грунта за счет уплотнения вершины сваи.
    • Меньшая продолжительность и меньшее использование труда и техники до установки, что снижает стоимость сравнительно.
    • В случае выхода из строя таких материалов, как бетон, свая может быть удалена перед установкой. А вот в буронабивных сваях это будет известно только после строительства.
    • Свая может быть установлена ​​под наклоном для восприятия боковых нагрузок. Широко используется в мостовых сооружениях.
    • Вовлеченность технического персонала меньше.
    • Влияние уровня грунтовых вод на строительство отсутствует.
    • Время, необходимое для отливки одной стопки, очень меньше. Поэтому больше подходит для скоростных построек.

    Недостатки забивной сваи

    • Перед началом строительства требуется надлежащее планирование для работы с оборудованием, площадкой и транспортировкой.
    • Обычно они не могут перевозить тяжелые грузы. Поэтому в основном буронабивные сваи применяют при увеличении нагрузки на сваю.
    • Далее есть ограничение на увеличение диаметра сваи.Чем больше диаметр, тем выше вопросы обращения со сваями. Пересадки будут очень трудными.
    • Конструктивный проект должен быть проверен на транспортные нагрузки. Особое внимание следует уделить предварительно напряженным бетонным сваям, поскольку они могут быть повреждены при подъеме, если это не учтено в проекте.
    • Поскольку глубина сваи или длина сваи варьируется от места к месту, длину сваи нельзя заранее определить. Поэтому сваи нужно состыковать и подрубить лишнее.
    • При установке свай в уплотненной зоне грунт может потеряться, а его верхняя опора может уменьшиться.
    • Шум в процессе установки должен контролироваться.
    • Вибрации также должны контролироваться.
    • Если длина доступных свай недостаточна, их необходимо соединить вместе, чтобы получить достаточную глубину. Это мог быть паштет из новой стопки.
    • Сооружение и проектирование забивных свай необходимо выполнять для доступных размеров, если они поставляются с рынка.В противном случае их нужно изготовить под необходимый размер и длину.
    • Забивные сваи не подходят для почв с плохими дренажными свойствами. Необходимо провести надлежащее геотехническое исследование пригодности забивных свай.

     

    Конструктивные аспекты проектирования свайного фундамента: практический пример

    При проектировании свайного фундамента инженер-геотехник должен передать отчет об исследовании грунта инженеру-строителю, который приступит к обеспечению продольной арматуры, необходимой для свай, а также спроектирует ростверк сваи.Конструктивный расчет ростверка является важным аспектом проектирования свайного фундамента, и в этой статье представлен метод его выполнения.

    Отчет об исследовании грунта, переданный инженеру-строителю для проектирования свайного фундамента, должен содержать длину заделки свай, рекомендуемые размеры свай, безопасную рабочую нагрузку каждого размера сваи и другую информацию, которая может потребоваться для инженера-строителя, чтобы сделать свой проект должным образом. Все агрессивные материалы в почве также должны быть указаны, чтобы материал (материалы) сваи был надлежащим образом защищен для долговечности.

    Первый шаг в конструктивном расчете ростверка обычно включает в себя определение количества свай, необходимого для поддержки нагрузки каждой колонны. Обычно это делается с использованием рабочих нагрузок колонны и соотнесения их с безопасной рабочей нагрузкой свай из отчета об исследовании грунта. В этой статье мы собираемся показать, как можно выполнить структурный расчет железобетонных свайных фундаментов и оголовков на основе практического проектирования и опыта на месте.

    Пример конструкции
    Каркас 5-этажного здания показан на рис. 1, предполагается, что он будет опираться на сваи с длиной заделки 20 м. Допустимые рабочие нагрузки буронабивной сваи (CFA) приведены в таблице 1. f y = 460 МПа, f cu = 30 МПа

    Таблица 1: Безопасная рабочая нагрузка сваи

    Diameter (мм) 300 450 600 750 900
    8 Безопасная рабочая нагрузка (KN) 246. 74 370,11 493,48 616,85 740,22

    Рис. 2. Схема загрузки колонны

    Расчет для колонны A1
    Рабочая осевая нагрузка на колонну = 647 кН
    Предельная осевая нагрузка на колонну = 885 кН
    Размер колонны = 450 x 230 мм /2 = 323,5 кН
    Примем сваи диаметром 600 мм для однородности и меньшего количества точек бурения свай

    Безопасная рабочая нагрузка сваи φ600 мм = 493.48 кН > 323,5 кН Хорошо

    Расстояние между центрами свай = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
    Выступ края ростверка над сваей = 150 мм

    Общая длина ростверка = 1800 + 600 + 2(150 ) = 2700 мм
    Ширина ростверка = 600 + 150 + 150 = 900 мм
    Толщина ростверка = 2φ + 100 = 2(600) + 100 = 1300 мм на рис. 3.

    Рис. 3: Наконечник сваи, тип 1

    Быстро выполним конструктивный расчет ростверка типа 1 в соответствии с BS 8110-1:1997.Вы также можете прочитать Расчет верхушки сваи в соответствии с Еврокодом 2.

    Из таблицы 3.61 документа Reynolds et al. (2008) , растягивающая сила, которой необходимо противостоять внутри наголовника сваи, определяется выражением;

    F t  = N/(12 ld )[3 l 2 – a 2 ]

    Где;
    Н = осевая нагрузка на колонну в крайнем предельном состоянии длина наголовника

    Собственный вес наголовника (ULS) = 1.4 x площадь x глубина x 24 кН/м 3 = 1,4 x 2,7 м x 0,9 м x 1,3 м x 24 кН/м 3 = 106,14 кН

    N = 885 кН + 106,14 = 991,142 кН
    l = 1,8 м
    d = 1300 – 100 = 1200 мм = 1,2 м
    a = 0,45 м

    F T = [991.142 / (12 x 1,8 x 1.2)] x [3 x 1,8 2 — 0,45 2 ] = 364 кн
    A ST = F T /0.95F Y = (364 x 1000)/(0,95 x 460) = 833 мм 2
    Как мин = 0.13bh/100 = 1690 мм 2
    Обеспечьте 6T20 @ 175 c/c (как prov = 1974 мм 2 )

    Проверка на сдвиг
    Критическое положение на сдвиг на вертикальном сечении по всей ширине оголовка сваи возникает на расстоянии от торца колонны, определяемом как:
    a v = 0,5( l – c ) – 0,3φ = 0,5 (1800 – 450) – (0,3 x 600) = 495 мм

    Перерезывающая сила, воспринимаемая сваями В = 991,142/2 = 495,571 кН

    Касательное напряжение ν = V/bd = (495. 571 x 1000)/(900 x 1200) = 0,458 МПа
    Прочность бетона при сдвиге v c = 0,632(100A с /бод) 1/3 (400/d) 1/4

    0

    v c = 0,632 x [(100 x 1974)/(900 x 1200)] 1/3 x (400/1200) 1/4 = 0,632 x 0,557 x 0,7509 = 0,270 МПа Для класса прочности бетон, v c = 0,275 x (30/25) 1/3 = 0,292 МПа
    v c (2d/a v ) = 0,292 x [(2 x 1200)/495] = 1,415 МПа > 0.458 МПа Это нормально

    Напряжение сдвига по периметру колонны
    ν = V/ud = (885 x 1000)/[(2 x 225 + 2 x 450) x 1200] = 0,546 МПа
    Это меньше 0,8√fcu = 4,38 МПа . Поэтому это нормально.

    Должны быть предусмотрены противоразрывные стержни T12 на расстоянии 200 м.
    Основные стержни должны быть возвращены в стороны не менее чем на 900 мм, чтобы удовлетворить требования к длине анкеровки. Вы можете условно принять длину анкеровки 50 x диаметр арматуры = 50 x 20 = 1000 мм

    Конструкция оголовка сваи типа 2
    Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1077 кН
    Предельная осевая нагрузка на колонну = 1476 кН
    Размер колонны = 450 x 225 мм
    Требуемое количество свай диаметром 600 мм = 1077/493. 48 = 2,184

    Использование 3 свай φ600
    Рабочая нагрузка на сваю = 1077/3 = 359 кН

    Безопасная рабочая нагрузка на сваи φ600 мм = 493,48 кН > 359 кН Это нормально

    Возьмем треугольный ростверк, расположенный в таким образом, чтобы нагрузка на колонну равномерно распределялась на сваи. Это расположение можно найти в таблице 3.16 Reynolds et al (2008) и показано на рисунке 4.

    Рис. 4. Размеры треугольного ростверка для равномерного распределения нагрузки (Рейнольдс и др., 2008 г.)

    h p = φ = диаметр сваи = 600 мм
    Шаг свай = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
    Выступ края верхушки сваи над сваей = 150 мм
    (α + 1)φ + 300 = ( 3 + 1)600 + 300 = 2700 мм
    φ + 250 = 600 + 250 = 850 мм
    φ + 300 = 600 + 300 = 900 мм
    (6α/7 + 1)φ + 300 = 2442.857 мм (скажем = 2445 мм)
    (2α/7 + 0,5)φ + 150 = 964,285 мм (скажем = 965 мм)
    Толщина ростка сваи = 2φ + 100 = 2(600) + 100 = 1300 мм

    Схема наголовника сваи показана на рисунке 5.

    Рис. 5: Конструктивное расположение 3 наголовников свай

    Собственный вес ростверка (ULS) = 1,4 x Площадь x Глубина x 24 кН/м 3 = 1,4 x 5,166 м 2 x 1,3 м x 24 кН/м 3 = 225,61 кН

    Общая нагрузка на ростверк сваи при ULS = 1476 кН + 225,61 кН = 1701,61 кН
    л = 1.8 м
    a = 0,225 м
    b = 0,45 м

    Сила растяжения, которой должна сопротивляться арматура в направлении, параллельном X-X;
    F T, X = N / (36 LD ) [4 LD 2 + B 2 — 3A 2 ]
    F T, X = [1701,61 / (36 х 1,8 х 1,2)] х [4 х 1,8 2 + 0,45 2 – 3 х 0,225 2 ]  = 284 кН

    Сила растяжения, которой должна сопротивляться арматура в направлении, параллельном Y-Y;
    F t,y = N/(18 ld )[2 l 2 – b 2 ]
    F t,y = [1701.61/(18 x 1,8 x 1,2)] x [2 x 1,8 2 – 0,45 2 ]  = 275 кН

    Возьмем самое высокое значение для проектирования в расчете на то, что мы обеспечим одинаковое армирование в обоих направлениях 649 мм 2
    As min = 0,13bh/100 = 1690 мм 2
    Обеспечьте T20 @ 175 c/c в обоих направлениях (As prov = 1974 mm 2 9)

    Сопротивление сдвигу
    Сила сдвига, воспринимаемая сваями В = 1701. 61/3 = 567,2 кН ​​
    Напряжение сдвига ν = V/bd = (567,2 x 1000)/(1000 x 1200) = 0,472 МПа
    v c (2d/a v ) x 0,292 2 x 1200)/495] = 1,415 МПа > 0,472 МПа Это нормально
    Сдвиг, очевидно, не будет проблемой.

    Конструкция оголовка сваи типа 3
    Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1825 кН
    Предельная осевая нагрузка на колонну = 2545 кН
    Размер колонны = 400 x 400 мм
    Требуемое количество свай диаметром 600 мм = 1825/493,48 = 3 .69

    Использование 4 Кол-во свай φ600
    Эксплуатационная нагрузка на сваю = 1825/4 = 456,25 кН

    Безопасная рабочая нагрузка на сваи φ600 мм = 493,48 кН > 456,25 кН Это нормально

    Возьмем квадратный ростверк, расположенный таким образом, чтобы нагрузка от колонны равномерно распределялась на сваи. Это расположение можно найти в таблице 3. 16 Reynolds et al (2008) и показано на рисунке 6.

    Рис. 6. Наконечник сваи, тип 3

    Собственный вес наголовника (ULS) = 1.4 x площадь x глубина x 24 кН/м 3 = 1,4 x 7,29 м 2 x 1,3 м x 24 кН/м 3 = 318,43 кН
    Суммарная нагрузка на ростверк при ULS = 2545 кН + 318,43 кН = 2 кН

    Сила растяжения, которой должна сопротивляться арматура в обоих направлениях;
    F t = N/(24 ld )[3 l 2 – a 2 ]
    F t = [2863,43/(24 x 1). 2 – 0,40 2 ]  = 528 кН

    А ст = F т /0.95f y = (528 x 1000)/(0,95 x 460) = 1208 мм 2
    As min = 0,13bh/100 = 1690 мм 2
    7 Обеспечьте 5 c/c @ в обоих направлениях Как пров = 1974 мм 2 )

    Сопротивление сдвигу
    Сила сдвига, воспринимаемая сваями В = 2863,43/4 = 715,9 кН
    Напряжение сдвига v c (2d/a v ) = 0,292 x [(2 x 1200)/495] = 1. 415 МПа > 0,472 МПа Это нормально

    Ожидается, что инженер-строитель предоставит следующие чертежи;

    (1) Разбивочный чертеж, показывающий точки забивки и компоновку с известной контрольной точкой
    (2) Общая компоновка/расположение оголовка/колонны
    (3) Компоновка оголовка сваи/заземляющей балки/плиты перекрытия
    (3) Колонны, чертежи арматуры свай и оголовков свай (детализация)
    (5) Детали арматуры фундаментных балок и плиты перекрытия
    (6) Эскизы строительных процедур

    Соображения по строительству
    (1) Наземные балки обычно используются для соединения оголовков свай и обеспечения необходимой поддержки плиты первого этажа.Существуют сценарии строительства, в которых плита первого этажа размещается непосредственно на оголовках свай, но обратите внимание, что эта концепция сильно отличается от свайного ростверка. Заземляющие балки обычно встраиваются в оголовки свай или могут располагаться непосредственно на оголовках свай в зависимости от уровня площадки. Типичный строительный чертеж, показывающий это взаимодействие, приведен на рисунке 7.

    (2) Подрядчик должен обеспечить минимальную толщину бетонного покрытия 75 мм

    (3) Может возникнуть необходимость отлить оголовок сваи в два этапа, чтобы получить конфигурацию, показанную на рис. 7.Первая заливка доходит до нижнего уровня цоколя (см. рис. 8), затем укладывается арматура цоколя (см. рис. 9), перед окончательной заливкой ростверка и цоколя до необходимого уровня (см. рис. 10). Читайте о склеивании старого и нового бетона.

    Рис. 8: Типичная заливка ростверка сваи до уровня заземляющей балки.
    Рис. 9: Типовое расположение усиления цокольной балки
    Рис. 10: Завершенный ростверк сваи и фундаментная балка

    Достигнув сцены, показанной на рис. 10, отсеки засыпают щебнем и соответствующим образом отливают плиту первого этажа.

    Если вам нужна помощь в проектировании, консультациях, производстве строительных чертежей, надзоре и управлении проектами, свяжитесь с нами сегодня в Structville Integrated Services Limited. Мы превосходны в том, что мы делаем, и мы гордимся профессионализмом и добросовестностью. Отправьте электронное письмо по адресу [email protected] , скопируйте [email protected] или отправьте сообщение WhatsApp на номер +2347053638996.

    Ссылки
    [1] Reynolds C.E., Стидман Дж. К., Трелфолл А. Дж. (2008): Справочник проектировщика железобетонных конструкций Рейнольдса , 11-е издание. Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*