Conținutul articolului
- Caracteristici ale utilizării fundațiilor cu pilă
- Principiul funcționării și construcției fundației de grămadă
- Construirea unei fundații de grămadă
- Cufundarea grămeților terminate
- Fabricarea de grămezi ramificate
- Șuruburi cu șuruburi
Articolul se va concentra asupra tehnologiei de montare a fundațiilor pilelor. Să luăm în considerare principalele tipuri de grămezi, să aflăm în ce elemente constă, cum sunt montate, în ce condiții sunt proiectate. Vom înțelege mecanica lucrărilor fundațiilor de pilă, vom înțelege toate avantajele și contra.
Dacă sunteți interesat de alte tipuri de fundații, vă recomandăm să studiați celelalte articole noastre despre acest subiect:
- Cum se face drenajul pe șantier
- Ce tip de fundație să alegeți
- Fundație de bandă. Partea 1: tipuri, soluri, proiectare, cost
- Fundație de bandă. Partea 2: pregătire, marcare, lucrări de terasament, cofraj, armare
- Fundație de bandă. Partea 3: betonare, operații finale
- Fundație de bandă. Partea 4: asamblarea structurilor blocurilor de beton
- Fundație coloană
- Fundație de plăci
Marea migrație de oameni, atrasă de natură, își ia cursul – construcția suburbană cunoaște acum un adevărat boom. Locuitorii megalopolizilor dezvoltă în mod încrezător și sistematic zone suburbane, construindu-le din ce în ce mai dens. Din păcate, nu obținem întotdeauna un site care ne place cu o topografie acceptabilă și cu soluri „bune”. S-a dovedit că toate epuizările fie aparțin deja cuiva, fie nu este necesar să se aștepte stabilitatea din partea pământului din această zonă – turbă, plutitoare sau, chiar mai rău, un fel de permafrost. Dar, desigur, există întotdeauna o cale de ieșire, în acest caz, tehnologiile de construcție civilă industrială și cu mai multe etaje au venit la salvare – acestea sunt fundații de piloți, care sunt din ce în ce mai utilizate în construcția de case private.
Caracteristici ale utilizării fundațiilor cu pilă
Ideea instalării structurilor pe grămezi nu este nouă, tehnologia a fost cunoscută de oameni de câteva secole, dar a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, când în loc de rafturi din lemn au început să folosească structuri conduse, ramificate și cu șuruburi realizate dintr-o combinație de oțel și beton. Fundația cu pilă are propria specializare clară, ar fi incorect să vorbim despre avantajele sale față de alte opțiuni pentru organizarea fundației unei case și să le comparăm în funcție de orice caracteristici. În condițiile pentru care a fost dezvoltată, fundația de pilă nu are concurenți, nu poate fi înlocuită în mod fiabil cu o altă structură. Stâlpii pot fi folosiți pe orice tip de sol, cu excepția, poate, a rocilor și fundațiilor cu mișcări orizontale foarte puternice, cu toate acestea, este posibil din punct de vedere tehnologic și economic:
- pentru construcția clădirilor în zone cu un nivel ridicat de ape subterane;
- unde straturile superioare ale bazei naturale sunt caracterizate printr-o capacitate slabă de rulare (turbe, plutitoare), în timp ce solurile dense sunt situate destul de adânc;
- la o adâncime mare de îngheț (latitudini nordice, permafrost);
- pe pante abrupte;
- dacă masa clădirii este prea mare (de exemplu, clădiri cu mai multe etaje din materiale grele).
Dacă vorbim despre caracteristicile tehnologice și funcționale ale fundațiilor pilelor, atunci putem formula următoarele puncte, multe dintre ele urmând logic unul de la celălalt:
- Versatilitate și variabilitate (un număr foarte mare de soluții tehnice, există întotdeauna posibilitatea de a alege pentru orice condiții).
- Capacitate mare de rulment.
- Practic nu este nevoie de forță de muncă manuală (mecanizarea completă a proceselor este acceptabilă).
- Industrializare (este posibil să se utilizeze elemente care sunt complet fabricate în fabrică, „factorul uman” este minimizat).
- Viteză mare de construcție.
- Capacitatea de a construi în orice moment al anului.
- Absența completă sau minimizarea lucrărilor la pământ.
- durabilitate (în special aplicabilă structurilor din beton armat).
- eficiență relativă (consum redus de material – consum redus de beton, nu este necesară îndepărtarea și transportul unor mase mari de pământ).
Principiul funcționării și construcției fundației de grămadă
O fundație de piloți este un grup de grămezi amplasate sub întreaga clădire sub forma unui „câmp de grămezi” sau sub elemente de construcție specifice (rânduri, „tufișuri”, unul câte unul).
În cele mai multe cazuri, în partea superioară, grămezile sunt combinate într-un singur sistem folosind un grillage – un set de grinzi (bare transversale), o zăbrelă (cadru) sau o placă solidă. În plus față de stabilizarea stâlpilor de fundație individuale, grătarul este conceput pentru a distribui uniform încărcările din clădire, prin urmare este un element purtător. În funcție de faptul că se sprijină pe sol (posibil chiar îngropat) sau dacă există un decalaj între suprafață și grindă / placă, grătarul se împarte în: scăzut și înalt. Un grătar scăzut poate participa, de asemenea, la transferul de presiune la sol (deși într-o mică măsură), dar este supus forțelor de vânt și nu poate fi folosit pe soluri periculoase în acest sens, sau pernele complexe sunt aranjate sub el. Gratarul înalt nu participă direct la interacțiunea sol / clădire, prin urmare nu este împins prin extinderea solurilor și nu se mișcă „la rupere” în raport cu grămezi. Nu se poate spune că grătarul este o parte integrantă a fundației, deoarece există structuri cu capete individuale pentru fiecare grămadă..
Orice grămadă este un element lung în formă de tijă (uneori cu extensii în diferite părți), prin călcâiul și suprafața laterală a căruia încărcăturile din partea de la sol a casei sunt transferate la sol. Desigur, aici puteți desena o anumită paralelă cu stâlpii fundației coloanei, numai grămezile sunt așezate într-un ordin de mărime mai adânc și datorită lungimii lor (citiți: suprafața totală mare a suprafețelor laterale) acționează asupra bazei, folosind și o forță de frecare semnificativă..
Este interesant faptul că grămezile sunt instalate nu numai strict pe verticală, unele dintre ele putând fi amplasate la anumite unghiuri față de axa de plumb, ceea ce face posibilă creșterea rigidității spațiale a întregii fundații, deoarece unele dintre elementele sale funcționează în moduri diferite în compresiune, îndoire și tensiune. Conform mecanicii de interacțiune cu solurile, grămezi se împart în:
- rafturi – se taie prin straturi instabile și cu partea inferioară se sprijină pe un strat dens, cu compresiune scăzută, cu o capacitate bună de rulare (pietriș, roci);
- fricțional (grămezi de fricțiune, spânzurare) – atunci când conduc, compactează solul în zona de lucru și transferă încărcarea într-o bază slabă doar datorită forțelor de frecare, efectul de susținere al capătului inferior al mormanului este nesemnificativ..
Stilurile sunt aprofundate în diverse moduri, prin urmare, în conformitate cu tehnologia de imersiune în sol, grămezi sunt împărțiți în mai multe clase, care pot acoperi, ca să zic așa, principalul sortiment de alegere în inginerie civilă:
- Mormane conduse – elemente gata pregătite care sunt instalate într-o fundație naturală fără săpături, prin apăsarea acestora, vibrând, ciocanind.
- Pilotele conduse sunt realizate la șantier prin umplerea puțului cu beton. Sonda poate fi forată sau condusă (deplasare și compactare).
- Șuruburile cu șuruburi sunt conducte de oțel cu lame în partea inferioară. Sunt înșurubate în pământ, după care sunt umplute din interior cu un amestec de beton..
- Stâlpii – produsele finite sunt cufundate într-o gaură găurită.
- Piloți de sprijin – produsele finite sunt instalate în partea de jos a săpăturilor, în gropi sau șanțuri, după care sunt fixate cu reumplere.
- Piloții de injecție sunt obținuți prin pomparea betonului cu granulație fină în sol, sub presiune ridicată.
- Grămezi de caisson (scufundate, bine) sunt scufundate în bază sub greutatea proprie sau cu ajutorul încărcării suplimentare. În paralel cu imersiunea, solul este selectat din interiorul învelișului.
Unele metode de conducere cu grămadă implică utilizarea diferitelor tipuri de cochilii care pot îndeplini un rol specific. Așadar, pentru grămezi puțin plictisiți, se folosesc în mod activ țevile neamovibile din material pentru acoperiș, care sunt atât impermeabilizarea părții subterane, cât și cofrajele din partea superioară. În tehnologia conductelor mobile vertical, carcasa acționează ca cofraj, este îndepărtată din tăietură în paralel cu lucrarea monolitică. Betonele și conductele cu pilă au o carcasă care îndeplinește o funcție portantă. Majoritatea arborelor pilonului nu sunt echipate cu carcase – avem contact direct „beton / sol”.
Cele mai tradiționale materiale sunt utilizate pentru fabricarea de grămezi:
- Grămezi din lemn au fost printre primii care au fost folosiți și trebuie spus că au avut destul succes. De exemplu, la construcția suporturilor de pod din Sankt Petersburg, s-au folosit bușteni de conifere cu un diametru de 20–40 cm, unele dintre ele fiind bine păstrate până în zilele noastre. Pe solurile uscate, grămezile din lemn își pot îndeplini, în mod normal, funcția timp îndelungat, în special cu noi tipuri de prelucrare, dar, desigur, nu sunt în măsură să concureze în durabilitate cu produsele din beton armat.
- Piloții din beton armat sunt cei mai populari în acest moment. Acestea sunt produse finite de la 3 la 12 metri lungime, cel mai adesea au o secțiune pătrată solidă (de la 20×20 la 40×40 cm), deși există și alte opțiuni – complex rotund, prismatic, triunghiular. Cușa de armare a produsului finit din beton este necesară în principal pentru a rezista la încărcături de îndoire, dar pentru imersie condusă, metalul ajută, de asemenea, să reziste la sarcini de șoc, prin urmare, numărul de armături structurale transversale la capetele grilei este crescut.
- Stâlpii din beton nu au armături complete ale corpului, dar ramele din oțel sunt aplicate în partea superioară.
- Mormanele de beton pot conține în masă pietre de până la 30%.
- Piloții metalici sunt tuburi rotunde sau dreptunghiulare.
- Combinațiile din diverse materiale sunt destul de frecvente, de exemplu, o țeavă de oțel dintr-o grămadă de șuruburi este umplută cu beton, sau un vârf de metal cu lame este plasat pe un buștean de lemn.
Tipul specific de grămadă și tehnologia imersiunii sale sunt alese în funcție de mulți factori, dintre care principalii sunt:
- masa și structura clădirii;
- capacitatea de rulare a fiecărui element al fundației pilului;
- caracteristicile bazei naturale;
- condițiile de lucru pe șantier (densitate ridicată a construcției, etanșeitate …).
În ciuda faptului că nu toate grămezile enumerate mai sus sunt utilizate în construcții particulare, cel mai adesea mai multe opțiuni pentru fundații sunt adecvate pentru rezolvarea unei anumite probleme, atunci cea mai profitabilă din punct de vedere economic este aleasă dintre cele disponibile. Vom vorbi despre ele în continuare..
Construirea unei fundații de grămadă
Construcția unei fundații de grămadă începe cu aceleași operațiuni pregătitoare ca la crearea oricărei alte. Zona de lucru este curățată de vegetație și stratul de sodiu este îndepărtat, se pregătesc drumurile de acces, se efectuează operațiunile de drenare și de scurgere, materialele sunt importate integral și se rezolvă alte probleme logistice. În plus, semnele axelor clădirii și locația fiecărui puț sunt luate în natură. În articolul am descris în detaliu stadiul pregătitor al ciclului zero. Partea 2: pregătire, marcare, lucrări de terasament, cofraj, armare „.
În mod firesc, sondajele geografice preliminare sunt realizate pe șantier, pe baza cărora sunt dezvăluite toate principalele proprietăți ale solurilor existente – compoziția lor strat după strat, capacitatea de suport (compresibilitate), gradul și natura umidității (echilibrul de apă). În paralel cu explorarea geologică, se calculează sarcina operațională din partea de la suprafața clădirii, care va fi aplicată pe sol..
O atenție deosebită se acordă condițiilor de muncă. Nuanțele precum prezența altor clădiri în apropiere care ar putea fi deteriorate sau spațiul înghesuit pe un șantier poate afecta dramatic alegerea unei anumite tehnologii..
Datele obținute sunt considerate într-un complex, ele vor deveni punctul de plecare în dezvoltarea proiectului fundației de pilă. Proiectarea fundației de pilă va consta din următoarele puncte:
- determinarea capacității de rulare a solului și a sarcinilor din structură;
- selectarea tipului (secțiune, material, construcție) de grămezi;
- alegerea rațională a tehnologiei de imersiune (inclusiv specificul echipamentelor);
- calcularea numărului necesar de grămezi și natura locației acestora;
- calculul adâncimii de scufundare;
- proiectare grillage (înălțime / adâncime, material, secțiune);
- modelarea lucrărilor fundației – compararea posibile deformații cu cele acceptabile;
- justificare economică.
Pe măsură ce seria de articole s-a dezvoltat, am abordat în mod repetat problemele dezvoltării fundațiilor și, atunci când a fost posibil, am oferit recomandări practice în acest sens: „Fundație cu bandă. Partea 1: Tipuri, soluri, proiectare, cost „sau în secțiunea Proiectare fundație coloane din publicația anterioară a Fundației Coloanelor. În cazul fundațiilor de grămezi, situația este mult mai complicată, în primul rând datorită faptului că, de când am ales și am început să calculăm grămezi, înseamnă că, prin definiție, avem de-a face cu soluri foarte problematice și o casă relativ grea. Prin urmare, este mai bine să încredințați crearea unui proiect de lucru organizațiilor specializate în acest lucru, care folosesc modelarea programelor de calcul pentru calcule și sunt ghidate de GOST-urile actuale..
Cufundarea grămeților terminate
Am observat deja că grămezile care sunt fabricate în fabrică (de regulă, acestea sunt produse din beton) și sunt deja în formă finită, imersate în bază, se numesc grămezi conduse. Această versiune a fundației are o capacitate crescută de rulment, deoarece solul din apropierea puțului este compactat. Un efect secundar al deplasării solului poate fi considerat stresul dinamic emergent în fundație, ca urmare, o serie de restricții asupra condițiilor de muncă. În general, natura industrială a grămeților din fabrică (spre deosebire de cele ramificate) asigură o creștere a tuturor timpurilor și o rată mare de construcție a fundației, logistică convenabilă, dependență scăzută de saturația apei a solurilor, capacitate mare de rulare (datorită compactării) și consum redus de materiale.
Procesul de a conduce grămezi în pământ se realizează cu ajutorul ciocanelor masive (masa părții care se lovește este de la 1,5 la 9 tone), instalate pe vehicule grele autopropulsate. Folosite frecvent sunt excavatoarele hidraulice și cu cablu, macarale pe șenile, care au un catarg de ghidare rotativ și un ciocan diesel, mecanic sau hidraulic care se deplasează de-a lungul acestuia. Ciocane vibratoare și ciocane vibratorii, instalații de presare pot fi, de asemenea, utilizate ca echipamente de îngrămădire..
Ciclul de conducere al grămeții conduse arată astfel: mașina apucă grămada și o trage în sus – grămada se ridică și este condusă în cadrul copra – partea de impact a ciocanului acționează asupra produsului și o conduce în pământ. Există mai multe moduri de a influența.
Dacă se folosește un ciocan diesel, lucrarea principală se efectuează ciclic, conform principiului motorului cu ardere internă (atacantul este scăzut de la înălțime, amestecul de combustibil se aprinde, ciocanul este ridicat din cauza reculului).
Coborârea și ridicarea părții de lucru a ciocanului hidraulic are loc datorită hidraulicii – nu există căderi și recuperări, ceea ce permite reglarea fină a frecvenței și a forței de conducere.
Vibratoarele grele sunt fixate pe capul pilei și transmit vibrații către acesta direcționate de-a lungul axei portbagajului său. Lucrările echipamentului vibrator sunt efectuate de o stație hidraulică sau un motor electric cu un mecanism excentric.
În proiectarea mașinilor de presat SVU, elementele principale sunt: cilindrii hidraulici ai cursei de lucru și cursa inversă, precum și cadrul de marfă pentru atârnarea sarcinii de ancoră. Principiul funcționării acestor instalații este aplicarea presiunii statice constante.
Conducerea cu impact a pilei este considerată pe bună dreptate cea mai rapidă și ieftină metodă de imersie (de la aproximativ 300 de ruble pe metru liniar), însă este însoțită de un nivel semnificativ de zgomot și de vibrație a solului, de aceea nu poate fi utilizată în clădiri dense sau, de exemplu, în zonele de alunecare de teren. Un alt punct important – ai nevoie de un site destul de mare (aproximativ 15×35 metri).
Adâncirea grămezilor prin indentare este folosită dacă șantierul este situat în partea istorică a orașului, în apropierea clădirilor dărăpănate sau de urgență, pe soluri în mișcare. Avantajul incontestabil al indentării este precizia ridicată a conducerii grămei, menținerea integrității capului său, capacitatea de a măsura capacitatea de rulare a fiecărui element al fundației în timp real, compactitate (puteți lucra în condiții înghesuite – un site de 10×10 metri, la cea mai apropiată structură – de la 1 metru). Piloane de colț și laterale pot fi, de asemenea, antrenate prin apăsare. Această tehnologie este ceva mai scumpă – de la aproximativ 800 de ruble pe metru de rulare.
Am examinat principiile imersiunii în putere a mormanului finit, aceasta este, ca să spunem așa, acțiunea principală. Cu toate acestea, trebuie menționat faptul că, înainte de începerea cufundării în masă a puțurilor, pe șantier sunt instalate grămezi de testare, care, după ce au ținut câteva zile (de la 1 la 10, în funcție de caracteristicile solului), sunt supuse unor teste experimentale. Pilonul este fie lovit cu un ciocan (metodă dinamică), fie încărcat în trepte (metodă statică), după care se măsoară așezarea. Scopul acestei etape este de a determina capacitatea de rulare reală a fiecărui element al fundației. Pe baza rezultatelor obținute, fie se confirmă calculele de proiectare, fie se ajustează lungimea, secțiunea, cantitatea și sistemul de amplasare a câmpului pilonului..
Forajul Leader poate fi utilizat pentru a optimiza procesul de conducere a grămezilor finisate. Această procedură permite reducerea încărcăturii pe sol, reducerea zgomotului și a vibrațiilor, folosirea forajelor mai lungi și trecerea straturilor de nisip cu o grosime de peste 2 metri. Sondele au un diametru mai mic decât secțiunea transversală a produselor din beton armat, nu ating elevarea proiectării scufundării cu 0,5-1 m în adâncime.
Dacă grămada se oprește în timpul imersiunii (fenomenul se numește „defecțiune”), atunci excesul părții sale supraterane este îndepărtat, iar partea îngropată este testată pentru a respecta capacitatea de rulare a proiectării. Dacă se obțin rezultate nesatisfăcătoare, în apropiere este instalată o grămadă suplimentară, duplicată.
După crearea câmpului pilonului, betonul tuturor grămezilor este tăiat la aceeași înălțime, elementele cuștii de armare pot fi salvate și pliate înapoi pentru ligarea cu structura grillage.
Atunci când alegeți o organizație pentru construcția unei fundații de piloți, este necesar să se țină seama de caracteristicile echipamentului contractantului – greutatea (presiunea specifică a subteranului pe bază), caracteristicile ciocanului.
Fabricarea de grămezi ramificate
Piloanele ramificate sunt realizate din beton direct pe șantier. Astfel de fundații sunt mai greu de fabricat și mai scumpe (de la 23.000 de ruble pe metru cub), în timpul construcției, acestea sunt foarte dependente de condițiile meteorologice și de echilibrul apei solului. Avantajul pilelor monolitice poate fi considerat posibilitatea construcției în apropierea clădirilor, precum și în interiorul clădirilor (pentru reconstrucție, întărirea fundației). În plus, există opțiuni de a nu utiliza echipamente grele pe șantier – uneori puteți face cu un burghiu motorizat sau chiar manual (dacă diametrul proiectului este de până la 30 cm). Adăugăm că atunci când organizăm extinderea călcâiului, este posibilă creșterea semnificativă a capacității de rulare a mormanului și a fundației în ansamblu. În principiu, procesul de ridicare a unei grămezi plictisite comune constă în următoarele operații:
- Cu ajutorul unui șurub cu o gaură de foraj, se fac puțuri în pământ. Există multe opțiuni pentru producerea unui puț printr-o metodă de percuție – prin deplasarea solului prin ramming vibrator, ciocanirea scoicilor recuperabile / care nu pot fi recuperate.
- O cușcă de armare este plasată în puț.
- Cu mufe, o conductă de beton este adusă în cavitate, pe care se instalează o pâlnie de primire.
- Betonul este introdus în puț, țeava este extrasă pe măsură ce s-a umplut puțul.
- Betonul este compactat prin compactare mecanică, compactare pneumatică sau hidraulică.
- Capul pilei este format (conductor de inventar).
- Grămada se stabilește până când amestecul de beton s-a întărit complet.
- Dacă este necesar, capetele pilelor sunt tăiate la înălțimea proiectării.
Pentru cele mai multe etape ale producției de grămezi ramificate, SNiP 3.02.01-87 „Structuri de pământ, fundații și fundații” și SNiP 3.03.01-87 „Structuri de rulment și de închidere” pot fi aplicate. Puteți găsi o mulțime de informații utile în articolul nostru „Fundația coloanei”, precum și „Fundația cu bandă. Partea 3: betonare, operații finale „.
Șuruburi cu șuruburi
Acest tip de grămezi se disting, deoarece este o clasă plină de performanță în ceea ce privește designul și metoda de conducere. Pilonul cu șurub este o țeavă de oțel (diametrul 50–300 mm, grosimea peretelui de la 3–6 mm, lungimea unei singure piese până la 12 metri) cu un capăt îndreptat, la corpul căruia este sudată o lamă specială și un cap metalic la capătul părții de deasupra solului. Mulți producători își acoperă produsele cu compuși anticorozivi pe bază de rășini epoxidice; durata de funcționare a grămezilor cu șuruburi de înaltă calitate este declarată de aceștia drept „150 de ani sau mai mult”.
Avantajele tehnologice și funcționale ale fundațiilor pe piloane cu șurub sunt considerate a fi:
- viteză mare de construcție;
- imersiune șocantă;
- posibilitatea instalării manuale;
- precizia instalării;
- lipsa lucrărilor de pământ;
- rezistență seismică;
- rezistență ridicată la forțele de protecție a înghețului (suprafață laterală netedă cu o suprafață totală mică).
Șuruburile cu șuruburi sunt montate prin înșurubare și nu este necesară utilizarea unei sarcini suplimentare cu acțiune verticală. Prin urmare, imersia pilei cu șurub se poate face cu un instrument motorizat sau chiar manual. Dacă este necesar (straturi de nisip, adâncime mai mare), poate fi utilizat forajul pilot al puțurilor auxiliare. La fel ca grămezi conduse, această metodă de submersiune permite compactarea solului în jurul arborelui. În funcție de diametrul produsului, zona lamei, grosimea peretelui, fiecare grămadă poate rezista la presiuni de la 1 la 30 tone.
Pilonul instalat este turnat din interior cu beton cu o rezistență de M300 și mai sus. Pentru a îmbunătăți capacitatea rulmentului, cavitatea unei conducte mari poate fi consolidată cu un cadru de oțel.
După instalarea întregului câmp de stâlp, corpurile grămezilor cu șuruburi sunt tăiate în înălțime, capetele designului necesar sunt montate și sudate pe ele, care depinde de tipul grătarului (pentru o bară sau primul jurnal cu coroană, pentru un buiant din beton armat, pentru o placă monolitică).
Acesta este aproximativ modul în care vedem fundații moderne de grămadă. Desigur, a fost posibil să descriem pe larg toate tipurile de pile, dar pentru a înțelege în ce direcție să vă deplasați și, ca urmare, să faceți alegerea corectă, ar trebui să existe suficiente informații. În continuare în linie avem o fundație monolitică de lespede.
Cum pot să aleg un fond de ten potrivit pentru tipul meu de ten? Există anumite caracteristici sau ingrediente pe care ar trebui să le iau în considerare?