Как армировать сваи: Армирование свай: типы свай и области применения, суть буронабивного варианта, материалы, армирование, подготовка и заливка | ofundamentah.com

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

Армированные каркасы для буронабивных свай

Дата публикации: 05. 11.2020 10:25

Каркасы для буронабивных свай изготавливаются из металлической арматуры. В них несущие части — стрежни, расположены вертикально, сверху на них по спирали приваривается арматура (толстая проволока). Такая конструкция выдерживает значительные нагрузки и относится к технологически правильной. Использование такого каркаса повышает надежность фундамента, а, следовательно, и всей постройки, устойчивость к механическим воздействиям.

Производство армированных каркасов

Наши армокаркасы производятся на усовершенствованном оборудовании с программным обеспечением. Это позволяет добиться высоких стандартов качества сварки, улучшенных технических характеристик и точности размеров и формы. Такому результату способствует и высокий уровень автоматизации технологического процесса. Каждая свая изготовлена максимально точно и соответствует чертежам и техническому заданию. Конструкция отвечает требованиям СНиП.

Для изготовления используются:

• Арматурные стержни
• Гладкая и горячекатаная катанка
• Толстая проволока

При использовании армокаркасов время, необходимое на установку железобетонных конструкций, значительно сокращается, снижается объем строительных работ. Отсутствие отходов арматуры уменьшается стоимость постройки. Размеры и форма каркаса может быть выполнена по запросам заказчика. Мы готовим необходимые чертежи и техническое задание.

Особенности использования армокаркасов

Армирование предотвращает возможный разрыв и образование трещин свай механическим воздействием по вертикали. Оно необходимо для увеличения несущей способности конструкции, поскольку на бетон ложится нагрузка на сжатие, а на арматуру — на растяжение.

При использовании армированного каркаса в фундаменте снижается динамическая нагрузка на грунт. Прочность фундамента при этом увеличивается. Каркас для буронабивной сваи закладывается внутри на всю высоту. С помощью армокаркасов подземная и надземная часть фундамента соединяется в единое целое. Они являются связующим звеном между буронабивной сваей и железобетонным ростверком.

Если ведется строительство частного дома или дачи, простота сборки армокаркаса позволяет устанавливать сваи даже одному человеку. Такие работы не производят много шума.

Преимущества армированных каркасов

Использование каркасов для буронабивных свай дает ощутимые преимущества во время строительных работ:

• Повышает гибкость строительного процесса: с их помощью несущие опалубки можно установить на месте постройки и снизить общий объем работ
• Увеличивает скорость возведения конструкций из железобетона, улучшает технические характеристики строения, повышает их надежность
• С их помощью объемным и сложным конструкциям можно придать дополнительную прочность

В целом повышается рентабельность и скорость строительных работ, что важно при возведении постройки.

Кроме того, пространственные каркасы из арматуры применяются для таких видов конструкций из железобетона как опоры линий электропередач, сваи и трубы. Они препятствуют возникновению горизонтальных и вертикальных трещин, значительно снижают вероятность прогибов.

Как правильно вязать арматуру для свайно ростверкового фундамента?

В сфере индивидуального строительства при использовании свайного основания монолитный железобетонный ростверк является наиболее популярным вариантом, поскольку даже при значительных размерах его всегда можно изготовить своими силами.

Используемые для этого материалы могут быть доставлены на стройплощадку обычным грузовым или даже легковым транспортом без применения специальных платформ или подъемных кранов.

Однако, работы по монтажу монолитного ростверка являются более сложными, чем сборного, и главная трудность заключается в правильном армировании свайного ростверка.

Как работает ростверк

Часто можно слышать о схожести устройства ростверка и обычного ленточного фундамента, но такое утверждение верно лишь отчасти. Действительно, своим видом и функцией ростверк весьма похож на ленточное основание, однако условия работы этих конструкций значительно отличаются:

• если для ленточного фундамента возникновение изгибающего момента в вертикальной плоскости — скорее, явление из ряда вон выходящее, то для ростверков, представляющих собой уложенные на сваи балки, это – норма. Находящийся между опорами пролет воспринимает вес частей здания и другие нагрузки, будучи при этом как бы подвешенным в воздухе, что и обуславливает прогиб;
• еще одно отличие состоит в том, что приходящаяся на ленточный фундамент нагрузка является менее предсказуемой. Подстилающий грунт под различными участками основания может «поплыть» либо вспучиться. Это вызывает разнонаправленные прогибы, при которых растянутой может быть как верхняя, так и нижняя часть поперечного сечения. А растянутая зона, имеющая место при прогибе железобетонного элемента, — это, как известно, именно та зона, в которой должна располагаться арматура. Таким образом, обычный ленточный фундамент приходится армировать одинаково как в верхней части, так и в нижней.

В случае с ростверком воздействие со стороны грунта полностью исключается, поэтому возникающие в нем напряжения вполне прогнозируемы: в пролетах между сваями растянутой всегда оказывается нижняя часть поперечного сечения, в зонах опирания на сваи – верхняя.

Этим определяется и схема армирования ростверка свайного фундамента. Нижний пояс арматурного каркаса на участках между сваями делается более мощным, а в точках опирания на сваи усиливают верхний пояс.

Выбор материалов арматурного каркаса и определение его параметров

Диаметр используемой арматуры и параметры каркаса подбираются на основании расчета, учитывающего постоянные и временные нагрузки.

Расчет армирования ростверка свайного фундамента должен выполняться опытным строительным инженером, хорошо владеющим темой железобетонных конструкций.

Типовые решения

На практике в индивидуальном строительстве придерживаются следующих правил:

• в растянутых зонах ростверка укладывают несколько продольных стержней арматуры класса AIII диаметром 20 мм и более;
• в сжатом поясе размещают арматуру диаметром 8 – 15 мм. Шаг между стержнями продольной арматуры, также именуемой рабочей, составляет 80 – 100 мм.
• Для восприятия поперечных растягивающих усилий, а также для объединения продольной арматуры в единый каркас, к ней крепятся поперечные стержни – гладкая арматура класса AI диаметром от 6 до 8 мм. Расстояние между ними не должно быть менее 250 мм, но обычно оно принимается равным 3/8 высоты сечения ростверка.

Если высота ростверка превышает 150 мм, в арматурном каркасе устанавливают вертикальные стержни, шаг которых соответствует шагу поперечной арматуры.

Чаще всего вместо отдельных продольных и поперечных стержней используют хомуты – детали из арматуры в виде замкнутого прямоугольника или перевернутой литеры «П».

Армирование зон примыкания лент ростверка

Там, где ленты ростверка образуют Г-образное или Т-образное пересечение, просто скрепить пересекающиеся стержни рабочей арматуры недостаточно.

Здесь располагают согнутые под прямым углом стержни, каждая часть которого укладывается в одну из примыкающих лент и заходит в нее не менее, чем на 40 диаметров.

Хомуты в этих зонах устанавливают в два раза чаще.

Производство работ

Армирование ростверка свайного фундамента выполняют сразу после сооружения опалубки. Обязательным элементом последней должны быть поперечные перемычки в верхней части, к которым, в конечном итоге, будет подвешиваться арматурный каркас.

Работы по монтажу армирования в будущем ростверке можно разбить на несколько операций.

Устройство нижнего пояса арматурного каркаса

На дне опалубки поверх гидроизоляции укладывают специальные пластиковые бобышки, на которых затем будет располагаться нижний пояс арматурного каркаса.

Если бобышек в наличии нет, их можно заменить фрагментами кирпича или деревянными брусками высотой 40 – 50 мм:

• высота всех подкладок должна быть одинаковой, чтобы стержни арматуры заняли строго горизонтальное положение;
• шаг между бобышками или элементами, используемыми в качестве альтернативы, зависит от диаметра рабочей арматуры: он должен быть таким, чтобы стержни не прогибались;
• на бобышки с равным шагом необходимо уложить рабочую арматуру нижнего пояса. Расстояние от крайних стержней до боковых поверхностей опалубки должно составлять 30 – 40 мм.

При сооружении каркаса исполнитель должен руководствоваться требованиями документов, описывающих армирование ростверка свайного фундамента: чертеж конструкции со всеми необходимыми указаниями приводится в проекте постройки.

Если лента ростверка имеет значительную длину, каждую нитку рабочего пояса набирают из нескольких арматурных стержней, соединяемых с нахлестом в 1 м.

К нижнему поясу крепят стержни поперечной арматуры или хомуты, совмещающие в себе поперечную и вертикальную арматуру.

Устройство верхнего пояса

Рабочая арматура верхнего пояса подвешивается на перемычках опалубки, о которых было упомянуто в начале раздела. Длина подвесов должна быть такой, чтобы после заливки ростверка над арматурой образовался защитный слой бетона толщиной от 30 до 40 мм.

Стержни верхнего пояса связываются с поперечной и вертикальной арматурой либо с хомутами, если таковые используются.

Затем оба рабочих пояса следует привязать к арматуре, выступающей из свай. Арматурный каркас можно считать готовым.

Способы вязки арматуры

Наиболее распространенный метод крепления – связывание арматуры с помощью специальной проволоки. Электросварка используется очень редко и только для арматуры, имеющей в маркировке литеру «С».

Соединять сваркой обычную арматуру не допускается, поскольку вследствие воздействия высоких температур она становится менее прочной.

Для вязания арматуры применяют только отожженную круглую проволоку диаметром 1 мм. Необожженная проволока является менее пластичной, поэтому плохо гнется и легко обрывается.

Быстрее всего вязка арматуры осуществляется с помощью специального пистолета, снабженного аккумулятором. Но его приобретение целесообразно только при больших объемах работ, к тому же он не очень удобен при вязке арматуры в труднодоступных местах.

Армирование свайно – ростверкового фундамента для частного дома в основном осуществляют посредством другого инструмента – специального крючка. Профессионалы предпочитают самодельные крючки, но для разовых работ сгодится и покупной.

В продаже можно найти как обычные, так и винтовые крючки, называемые, также, полуавтоматическими.

Последние позволяют выполнять вязку арматуры несколько быстрее, но в силу своей конструкции после затягивания узла они оставляют слишком длинные свободные концы проволоки, которые часто выступают из бетона и начинают ржаветь.

Наиболее простыми и распространенными видами узлов являются так называемые «петля» и «две петли». Первый используется при соединении арматуры внахлест, второй – для стыковых соединений. На практике же петлю часто применяют не только для нахлесточных соединений, но и для угловых.

На завершающем этапе монтажа арматурного каркаса следует извлечь бобышки, на которых устанавливалась рабочая арматура нижнего пояса. После этого весь каркас окажется подвешенным на проволоке, обвитой вокруг верхних перемычек опалубки. Теперь можно приступать к заливке бетона.

Видео об армировании ростверка свайного фундамента

Свайный фундамент — универсальное основание для строительства кирпичных (об армировании кирпичной кладки — читаем отдельно), деревянных, газобетонных (про армирование газобетона — читаем отдельно) и пенобетонных малоэтажных домов в любых грунтовых условиях. Такие основания применяются и для других конструкций (к примеру — заборов, колонн). Прочность и надежность свайного фундамента непосредственно зависит ростверка, о технологии армирования которого мы поговорим в данной статье.

Армирование ростверка

Вы узнаете, зачем необходимо армирование свайно-ростверкового фундамента, какие материалы для этого используются и как выполняется сам процесс. Будут приведены схемы и чертежи, объясняющие все нюансы армирования монолитного ростверка.

Какие функции выполняет ростверк и зачем нужно его армирование?

Ростверк представляет собой ленточную конструкцию (о том, как армируют обычный ленточный фундамент — читаем отдельно), соединяющую отдельно стоящие сваи между собой. За счет обвязки опоры получают дополнительную пространственную жесткость и устойчивость к опрокидывающим нагрузкам. Также ростверк выступает в качестве опорной поверхности, на которой возводятся стены здания.

Читайте также: что такое анкеровка арматуры, и зачем она необходима?

Существует несколько разновидностей обвязки по материалу изготовления — стальная (из швеллера либо двутавра) деревянная (из бруса) и железобетонная. Именно в случае монтажа монолитного свайного ростверка, который используется при обустройстве домов из тяжелых материалов, необходимо выполнить армирование обвязки.

Потребность в укреплении монолитного ростверка арматурой обуславливается тем, что бетон как материал имеет высокую устойчивость к сжимающим нагрузкам, но при этом ему свойственно слабое сопротивление к нагрузкам на изгиб и растяжения, которые могут стать причиной его деформации.

Схема свайно-ростверкового фундамента

Размещенный внутри монолитного ростверка армокаркас воспринимает на себя вышеуказанные нагрузки, предотвращая риск его разрушения, что значительно увеличивает надежность и долговечность конструкции. Армирование необходимо не только при монтаже свайно-ростверкого фундамента, но и в столбчатом основании, которое имеет схожую конфигурацию.

Читайте также: какой сеткой делается армирование стяжки пола?

Отметим, что армированию подлежат фундаменты, в которых используются сваи двух видов — забивные и буронабивные. Забивные сваи представляют собой конструкции заводского изготовления, которые по завершению монтажа с помощью копровой техники обрезаются специальной гидравлической сваерезкой.

После обрезки оголяется арматура на торцевой части сваи, которая впоследствии связывается с каркасом монолитного ростверка. При монтаже буронабивных опор их армокаркас делается так, чтоб над бетонным телом сваи находились выступы арматуры высотой 30-40 см.
к меню ↑

Чем и как армировать?

Армирование ленточного ростверка выполняется посредством пространственного армокаркаса, состоящего из двух продольных поясов арматуры (верхнего и нижнего), соединенных между собой горизонтальными и вертикальными перемычками.

Продольные пояса выполняются из прутьев арматуры класса А3 (горячекатаный профиль рифленого типа), диаметр которой составляет 13-16 мм. Использовать стеклопластиковую арматуру можно, что подтверждают отзывы о успешной эксплуатации таких свайно-ростверковых фундаментов на специализированных форумах.

Соединяющие вертикальные и горизонтальные перемычки могут выполняться в двух вариантах — в виде отдельных прутков приваренной к продольных поясам арматуры (схема демонстрирует конфигурацию). В таком случае необходимо использовать стержни аналогичного типоразмера, что и при обустройстве продольного пояса.

Чертеж соединения поясов отдельными перемычками

Также каркас может соединяться перемычками из выгнутой в хомуты прямоугольной формы арматуры (нижеприведенная схема). При таком подходе используются гладкие стержни класса А2 (диаметр 8-10 мм). Гнутые хомуты трудоемки в монтаже, однако они за счет меньшего количества сварных швов они более надежны и долговечны. Стеклопластиковая арматура, не подлежащая гибке, для создания хомутов не применяется.

Чертеж соединения поясов хомутами

Согласно положениям СНиП №2.03.01 «Пособие по проектированию и обустройству свайно-ростверковых фундаментов», при монтаже армокаркаса необходимо соблюдать следующий шаг между составляющими элементами:

• количество стержней в продольных поясах — минимум 4, расстояние между ними — до 10 см;
• шаг между поперечными перемычками продольного пояса — 20-30 см;
• шаг между вертикальными соединяющими перемычками — до 40 см;
• защитный слой бетона — минимум 5 см.

Защитный слой представляет собой расстояние между крайними контурами армокаркаса и стенками бетонного тела монолитного ростверка. Если защитный слой не будет иметь требуемую толщину возникнет две проблемы — каркас не сможет правильно перераспределять действующие на ростверк нагрузки и арматура будет чрезмерно подвержена коррозии под воздействием влаги, проникающей в микропоры бетона.

Пластиковая подставка под арматуру

Чтобы сделать защитный слой по нижней грани ростверка используются специальные пластиковые подставки-грибки, которые поднимают арматуру над опалубкой. Применение в данных целях кусков кирпича не допускается.
к меню ↑

Как рассчитать количество арматуры?

В качестве примера приводим расчет количества арматуры для монолитного ростверка периметром 8*6 м. Используем условные габариты обвязки 40*40 см. Армокаркас под такую обвязку будет состоять из двух продольных поясов по 3 стержня А3 диаметр 14 мм в каждом (шаг между прутьями 10 см, по 5 см с каждой стороны съедает защитный слой бетона). Пояса соединяются перемычками из арматуры А1 диаметр 11 мм, расположенных с шагом в 20 см.

Расчет выполняется по следующему алгоритму:

1. Определяем общую длину прутьев в верхнем продольном поясе. Для этого: а) определяем периметр ростверка: 8+8+6+6 = 30 м; б) делаем расчет длины 3-ех стержней: 3*30 = 90 м; в) рассчитываем длину арматуры А3 на оба пояса: 90*2 = 180 м.
2. Для соединения прутьев продольного пояса нам потребуются перемычки длиной 30 см, которые будут расположены с шагом 20 см. Выполняем расчет их количество на оба контура ростверка: 2*(30/0.2) = 300 шт, после чего рассчитываем общую длину поперечных перемычек: 300*0,3 = 100 м.
3. Осталось произвести расчет длины вертикальных перемычек, соединяющих верхний и нижний контуры каркаса между собой. Но поскольку в примере рассчитывается прямоугольный ростверк, их количество и длина будет идентичной поперечным перемычкам. Если же используется ростверк прямоугольной конфигурации, расчет выполняется по указанной в пункте №2 формуле.

В итоге расчет нам показал, что армирование ростверка требует 180 м арматуры класса А3 и 200 м (100+100) стержней А2 диаметром 11 мм. Также может потребоваться расчет вязальной проволоки, если вы не планируете использовать стыковку сваркой. Выполняется он с учетом того, что на одно соединение уходит около 40 см материала: определяем количество соединений: 4*(30/0,2) = 600 шт; и высчитываем расход материала — 600*0.4 = 240 м.
к меню ↑

Особенности армирования ростверка (видео)

к меню ↑

Технология армирования монолитного ростверка

Амирование ростверка начинается после выполнения всех предыдущих этапов обустройства свайного фундамента — монтажа свай, их обрезки и обустройства опалубки. Вы должны иметь готовую опалубку, внутри которой на высоту, равную сечению обвязки, выступают армокаркасы свай.

Опалубка и сваи перед началом армирования

При сборке каркаса арматуру можно вязать между собой с помощью проволоки либо соединять прутья методом сварки. Существенной разницы в способе стыковки нет — нередко утверждают, что сваренный каркас из-за отсутствия эластичности хуже противостоит деформациям, чем соединенная вязкой конструкция, однако в промышленном многоэтажном строительстве каркасы свайно-ростверковых фундаментов всегда свариваются, так что эти опасения беспочвенны. К тому же, сварка более практичный и быстрый в реализации способ.

Читайте также: как армируют лестницы, и нужно ли это делать?

Армирование ростверка — пошаговая инструкция:

1. К выступающей из сваи арматуре на высоте от 5 см от дна опалубки привариваются горизонтальные прутки.
2. На прутьях с заданным шагом размещается и приваривается арматура нижнего продольного пояса.
   

   Первый пояс армокаркаса и хомуты

3. В участках между сваями устанавливаются предварительно выгнутые прямоугольные хомуты, выступающие в качестве соединяющих перемычек.
4. На лицевых гранях хомутов-перемычек фиксируются элементы верхнего продольного пояса.
   

   Усиление углов на верхнем поясе каркаса

Сборка армокакаркаса на прямых участках ростверка достаточно проста в исполнении. Трудности наступают при армировании углов, которое необходимо дополнительно усиливать, поскольку эта часть каркаса испытывает максимальные нагрузки.

Схема правильного армирования углов и примыканий ростверка

Углы и места примыкания внутренних стен обвязки к наружным нельзя армировать перехлестом арматуры. На данных участках необходимо укладывать цельные стержни, выгнутые в Г либо П-образной конфигурации. Схема правильного армирования углов свайного ростверка приведена на изображении.

Статьи по теме:

Железобетонные монолитные конструкции – одно из обязательных условий прочности, надежности и долговечности объекта. Железобетонное сооружение означает, что бетон армирован при помощи специального каркаса, связанного или сваренного из арматурных прутьев. О том, как правильно вязать арматуру для фундамента, следует узнать перед тем, как армировать бетон на своем приусадебном участке, возводя дом, гараж или другие долговечные объекты.

Варианты вязания арматуры

Основы правильной вязки арматуры

В основном в индивидуальном строительстве армирующий каркас используется при закладке ленточного фундамента. Ленточное основание — это монолитная конструкция из бетона и армокаркаса внутри, в которой каркас принимает на себя нагрузки растяжения и боковые сдвиги грунта. Из-за разнонаправленных нагрузок на арматурный каркас важно правильно сделать его расчеты, а также узнать параметры дома или другой постройки, использующей арматуру в конструкции, количество стройматериалов и их характеристики.

Чтобы своими руками связать арматурный пояс для любого типа фундамента, в котором он может использоваться, нужно уметь правильным способом связывать поперечные и продольные сочленения прутьев. Сварка очень часто не рекомендуется для сборки арматурного каркаса из-за слишком жесткого соединения, которое при достаточно сильных нагрузках может лопнуть и ослабить всю конструкцию. Поэтому следует использовать специальный заводской или самодельный крючок плюс знать основные схемы размещения арматурных стержней в бетоне.

Параметры арматуры при расчете каркаса для ленточного фундамента

Вязальная стальная проволока должна быть мягкой или отожженной, и чтобы правильно вязать арматуру крючком, необходимо изучить требования к вязальной проволоке, которые регламентируются в ГОСТ 3282.

Профессиональные строители категорически отрицают вязание металлической арматуры пластиковыми хомутами, которыми разрешается вязать стеклопластиковую арматуру, так как льющаяся в опалубку масса бетона смещает точки вязания вместе с раствором. Плитные бетонные фундаменты – отдельная тема, и в них армокаркас разрешается сваривать. Существуют готовые промышленные арматурные сетки, сваренные из прутьев. Но такой каркас стоит намного дороже самодельного, к тому же торцевые сочленения нужно дополнительно усиливать П-образными хомутами на месте, что делает сварной каркас еще дороже. Поэтому для фундамента частного или дачного дома арматурный каркас проще связать вручную, используя бухту мягкой проволоки, специальный вязальный крючок, и инструкцию к работе.

Крючок для связывания арматурных стержней

При вязании каркаса под фундамент операции выполняются в следующем порядке:

1. Отрезок вязальной проволоки длиной 20-25 см используется для вязки армостержней Ø 8-16 мм. Отрезок такой длины нужно отрезать от бухты;
2. Отрезок сгибается по центру пополам, подводится под пересечение стержней по диагонали;
3. Острый конец вязального крючка нужно продеть в петлю, которая получилась при складывании отрезка проволоки;
4. Хомут, который получился из отрезка проволоки, следует туго натянуть;
5. свободный конец хомута накладывается на рабочий конец вязального крючка;
6. теперь вяжем два пересечения вместе: при вращении крючка на 3-5 оборотов получится прочная, но гибкая скрутка;
7. После вынимания вяжущего крючка из петли оставшиеся свободные концы проволочного хомута нужно загнуть внутрь армокаркаса.

Важно: Если для аромкаркаса используется арматура Ø 25 мм и больше, пересечения стрежней следует обязательно сваривать, а не связывать. Связанные стыки могут разрываться при эксплуатации готового армированного фундамента под весом бетона и здания.

Готовый армокаркас

Распространенные ошибки при вязании армирующего каркаса, которые не нужно повторять:

1. Прямые отрезки стержней по углам каркаса соединяются методом перехлеста;
2. Армирующий каркас установлен не на подкладках, а на вертикальных прутьях каркаса;
3. В разрезе бетонной ленты арматурных вяжущего и армирующего материала меньше, чем 0,1% от общего объема бетона;
4. Нет защитного слоя по бокам опалубки, из-за чего стержни могут соприкасаться с материалом опалубки.

Угловые пересечения прутьев каркаса в ленточном фундаменте нельзя просто связывать и оставлять в виде перехлеста стержней. Соединение прутьев делается согласно специально разработанных для таких случаев схем анкеровки, одна из которых представлена ниже:

Схемы анкеровки углов каркаса

Армирование бетонного фундамента должно учитывать некоторые особенности ленточной конструкции:

1. Армокаркас для бетонной ленты можно связать как как грунте, так и в готовой опалубке. Для этого используются арматурные прутья, металлические хомуты и анкера;
2. Глубокозаглубленный фундамент армируется перед установкой щитовой опалубки – такой вариант предпочтительнее из-за того, что тяжелый каркас не придется опускать в траншею и деформировать его;
3. Армокаркас нужно усиливать П-образными или Г-образными анкерами по углам конструкции;
4. Чтобы обеспечить защиту каркаса снизу бетоном, используются подпорки размером 5-7 см, которые называются стаканами;
5. Удлинение коротких продольных стержней происходит внахлест, перехлест должен быть ≥ 20 диаметров стержня, или ≤ 25 см;
6. Нельзя размещать армокаркас на камнях, кирпичах или отрезках арматурных прутьев – должны использоваться только железные, пластмассовые или бетонные подкладки;
7. Сочленения арматуры внахлест нужно разносить вразбежку – в одном сечении не должно соединяться большее половины общего сечения продольных прутьев.

Важно! Хомуты в армокаркасе используются для создания и удержания геометрии конструкции. Поэтому диаметр длинных горизонтальных стержней должен быть 6 для длины ≤ 0,8м и 8 мм для длины стержней ≥ 80 см.

Армирование ленты с Г-образными и П-образными усилениями

Армирование плитного плавающего фундамента должно учитывать некоторые особенности конструкции и не повторять распространенные ошибки:

1. Стержни по углам верхнего и нижнего уровней должны связываться П-образными хомутами;
2. Нельзя использовать одну армирующую сетку вместо двух каркасов – нижний каркас принимает на себя нагрузки растяжения от веса дома, а нагрузки от сил пучения прикладываются к верхнему слою каркаса. Одна армосетка допускается при толщине бетонной плиты ≤ 15 см;
3. Несоблюдение обеспечения бетонных защитных слоев для каркаса сверху и снизу. Слои бетона должны быть толщиной ≥ 5-7 см;
4. Размер ячеек армирующей сетки должен быть ≤ 40 см, оптимальные размеры ячеек принимаются в 20 см.

Для сборки армокаркаса плиты из бетона верхний пояс сетку фиксируется при помощи таких скобогибочных приспособлений, как «столики», «кондуктора», «пешки», «лягушки», «клюшки», «пауки», и другие опорные элементы с разогнутыми прутьями, которые упираются в конструкцию нижнего пояса.

Скобогибочные изделия для армирующих каркасов и сеток

Изгибание арматурных стержней не должно проводиться при помощи газовой сварки. Прутья сгибают на специальных гибочных станах или обоймах, в которых можно выставить необходимых радиус.

Около несущих стен фундамент должен усиливаться дополнительными прутьями, так как размеры ячеек сетки возле стен в два раза меньше остальных. Если для основания применяются плиты с ребрами жесткости, то армокаркас используется такой же, как и для ленточного фундамента или ростверка.

Гибочный станок

Армирование ростверка

Из-за того, что ростверк похож на ленту фундамента, многие мастера допускают ошибки в его армировании. К бетонной ленте в районе подошвы прикладываются нагрузки растяжения от веса дома, верхняя часть фундамента испытывает нагрузки от сезонного пучения грунта. Ростверк же никогда не испытывает нагрузок от сил пучения, так как он возвышается над почвой и имеет воздушную прослойку или слой пенополистирола, который сминается при деформациях. К ростверку прикладываются только вертикальные силы изгибания на участках защемления опор.

Важно: В ростверке армирующий каркас обязательно усиливается продольной арматурой, связанной стальными хомутами. Усиление проводится для верхних колонн, свай или столбов, а также для нижнего армопояса.

Армирование ростверка для свай

Сечение армирующего каркаса бывает разных типов:

1. Если опалубка трубчатая, то каркас можно связать круглым или квадратным;
2. Для столбчатого фундамента в опалубке из сборных щитов используются круглые или квадратные хомуты, которыми вяжутся вертикальные прутья арматуры;
3. В одной опоре должно быть не менее четырех продольных стержней.

Армирование сваи

Низ свай армировать не нужно. Оголовок сваи на расстоянии 1 метра от нижней части необходимо армировать и залить бетоном. Вертикальные прутья арматуры сгибаются под углом 900 с последующим увязыванием с ростверком.

Армирование свай

Самодельный армирующий каркас делается только на скрутках мягкой вязальной проволоки. Готовые армокаркасы для плавающих, плитных, свайных и столбчатых фундаментов скрепляются при помощи электросварки. Газовую сварку использовать запрещено, так как стержни арматуры при этом становятся мягкими в местах прогрева.

Используя приведенные выше рекомендации, связать арматурный каркас или сетку можно самому – на грунте или в опалубке. Каждый тип фундамента имеет свои конструктивные отличия, влияющие на толщину защитного бетонного слоя, и наиболее сложная операция при армировании — анкеровка углов основания, усиление участков растяжения и сдавливания.

Устройство оснований под любое здание – это очень ответственный и важный этап, с которого начинаются основные строительные работы. Рекомендуется производить изготовление фундаментов в строгом соответствии с проектной документацией.

Для монолитных конструкций достаточно важной частью работ является армирование ростверка. От качества связанной арматуры во многом зависит прочность всей конструкции. Произвести армирование можно самостоятельно, предварительно ознакомившись с технологией данного вида работ.

Что такое ростверк

Ростверк – это монолитный элемент основания здания, соединяющий отдельно стоящие столбы или сваи в единую систему. Он изготавливается в виде ленточного фундамента, на который устанавливаются несущие и внешние ограждающие конструкции строения. Лента равномерно распределяет нагрузки по всему основанию здания, которое в свою очередь передаёт их грунту.

Схема устройства ростверка

Ростверк может быть выполнен не только в виде монолитного ленточного фундамента. Также он изготавливается из деревянных, металлических и ЖБИ изделий, расположенных между столбчатыми опорными конструкциями. Такое устройство в виде балок используется гораздо реже, чем монолитное.

Различают висячие и заглубленные конструкции

В зависимости от высоты ростверкового фундамента относительно уровня земли различают висячий и заглубленный варианты устройства. При строительстве заглубленного ростверка выбирается монолитное исполнение. Если изготавливается висячий, то основа ростверка может быть устроена из горизонтальных балок.

Монолитный ростверк содержит в своей основе бетон и арматуру. Армирование занимает основную долю времени при устройстве данного вида оснований. При проведении работ по армированию ленточного фундамента необходимо руководствоваться строительными нормами и правилами 52-01-2003.

Ростверк должен служить надёжной опорой и защищать строение от влаги. Фундамент свайно-ростверковый подходит для строительства зданий с числом этажей не более трёх.

Устройство монолитного ростверка

Чтобы изготовить монолитный ростверковый фундамент, потребуется выполнить несколько этапов работ.

1. Установка опалубки.
2. Армирование ростверка.
3. Бетонирование.
4. Распалубка.
5. Гидроизоляция ленты.

Установка опалубки

Опалубку необходимо установить строго под углом 90 градусов

Ростверковый фундамент изготавливается висячим или заглубленным в грунте. От его формы напрямую зависит и конструкция опалубки.

Вне зависимости от конструкции боковые стены опалубки должны быть собраны в строго вертикальном уровне, а углы соответствовать 90°, если проектом не предусмотрено другое исполнение.

При изготовлении ленты в земле можно использовать грунт вместо опалубки, как опору для будущего фундамента. Выше уровня земли собирается опалубка чаще всего из досок или фанеры. Она сколачивается или стягивается таким образом, чтобы бетон не выдавил доски и не растёкся в процессе его укладки. Та часть фундамента, которая выступает над землёй, будет ограждена такой конструкцией.

Если выбран висячий вариант устройства ростверка, тогда необходимо предусмотреть в опалубке качественное основание. Его требуется рассчитать, исходя из нагрузки, которую оно должно выдержать. Нагрузка определяется массой бетона и арматуры. Также необходимо учесть механические воздействия на конструкцию от вибрирования бетона в процессе его заливки.

Боковые стены опалубки должны быть крепко собраны. Для этого могут быть использованы поперечные стяжки, распорки, трубки со шпильками и другие материалы, которые обеспечат надёжность конструкции.

Некачественная опалубка может привести к срыву процесса укладки бетона. Это недопустимо в строительстве, но часто происходит из-за халатного отношения к этой части работ.

Армирование ростверка

Армирование конструкции

Армирование ростверка свайного или столбчатого фундамента является одним из самых ответственных этапов устройства основания под здание.

В качестве основного материала для армирования фундаментов используется периодическая металлическая арматура. В последнее время её начали заменять композитной стеклопластиковой. Стоит отметить, что стеклопластиковая арматура не подходит для висячих конструкций. Она хороша там, где имеется опирание на грунт.

Арматуру сваривают в балки

Арматура связывается или сваривается в отдельных случаях в каркасы, так называемые балки. Существует несколько видов балок. Тип армирования, а значит и вид балок, определяется на стадии проектирования.

При самостоятельном строительстве, когда отсутствует проект, и нет возможности обратиться к специалистам, есть вариант воспользоваться онлайн калькулятором армирования. Желательно найти в интернете несколько таких онлайн программ и произвести расчёты в каждой, чтобы, сравнив данные, определить погрешность в подсчётах. Рассчитав армирование по внесённым параметрам фундамента, можно приступить к работам.

Армирование монолитного ростверка в самом распространённом виде состоит из прямых продольных и поперечных стержней, которые соединены между собой вязальной проволокой или сваркой. Чтобы правильно произвести соединение конструкции из арматуры изготавливаются хомуты и П-образные изделия. Они являются связующими элементами в узлах арматурного каркаса.

Чтобы узнать, как правильно изготавливаются арматурные каркасы и их узлы, необходимо ознакомиться с руководством по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения).

Армирование свайно-ростверковых фундаментов невозможно без соединения арматуры свай с каркасом ростверка. При устройстве свайного поля на стадии армирования вертикальные стержни изготавливаются с припусками по высоте. При монтаже арматурного каркаса ленточного фундамента выпущенные из свай пруты загибаются на нужном горизонтальном уровне и связываются с основным каркасом. Таким образом, достигается цельность конструкции. Все подробности по заливке свайно-ростверкового фундамента смотрите в этом видео:

Нельзя нагревать металлическую арматуру для того, чтобы согнуть её. Для сгиба необходимо использовать специальные приспособления или трубогибочный станок.

Бетонирование ленты

Заливать бетон в опалубку нужно без перерыва, чтобы получился качественный монолит

Ростверковый фундамент заливается бетоном единовременно без перерыва в работах до полного их завершения. Категорически запрещено делать разрывы по длине фундамента. Единственным разрешённым действием является разрыв по высоте ростверка. После заливки 150-200 мм слоя по всему объёму ленты делается перерыв в работах.

Перед продолжением строительных работ необходимо дождаться, когда бетон наберёт минимально допустимую прочность. Затем требуется счистить верхний слой, так называемого бетонного молочка, и только после этого продолжать бетонирование ленты.

Важно производить работы так, чтобы в бетонной массе не было никаких пор. Требуется, чтобы бетон заполнил всё пространство в опалубке. Не должно остаться ни одного воздушного кармана внутри ростверка.

Распалубка

Важно не снимать опалубку раньше времени

Можно один раз пренебречь этим процессом и произвести его раньше времени, чтобы понести убытки, которые ощутимо скажутся на строительном бюджете.

При преждевременной распалубке фундамент может дать трещину, что не оставит практически никаких вариантов, кроме его демонтажа. В таком случае потребуется устройство нового основания, соответственно затраты на строительство значительно вырастут.

Бетон набирает прочность в зависимости от его марки и температуры окружающей среды. Идеальной считается температура 20°С, в таких условиях бетон марок М200-300 наберёт 100% прочность за 28 дней.

Данные по набору бетоном прочности представлены в таблице.

Из таблицы видно, что при низких температурах целесообразно использовать бетон с добавками для быстрого набора прочности. Это немного увеличивает его стоимость, но и значительно ускорит строительный процесс.

Допускается производить распалубку при наборе бетоном прочности не менее 50%.

Гидроизоляция ленты

При висячем ростверке можно использовать обмазочную гидроизоляцию. В заглубленном исполнении есть возможность уложить рулонную гидроизоляцию в землю перед заливкой бетона и после распалубки верхней части полностью закрыть ей фундамент. Подробнее о гидроизоляции ростверковой конструкции смотрите в этом видео:

Важно защитить основание от влаги. Если фундамент впитает воду, то в зимнее время при минусовых температурах во время расширения замерзающей воды в нём будут образовываться микротрещины. Этого необходимо избежать.

Ошибки при армировании и как их избежать

Не стоит армировать углы перекрещивая арматуру

Существует ряд ошибок, связанных с армированием, которые допускают неопытные строители в целях экономии или просто по незнанию строительных норм и правил. Ниже приведены самые часто повторяющиеся из них.

1. Уменьшение диаметра буронабивной сваи, по мнению некоторых строителей, должно сопровождаться уменьшением количества вертикальных стержней арматуры, к которым впоследствии должен крепиться каркас ростверка. Уменьшение припуска вертикальных стержней.
2. Армирование угловых участков перекрещиванием прямых прутьев арматуры. Так поступают многие, чтобы не усложнять вязку каркаса.
3. Несоблюдение шага установки перемычек при армировании ростверка. Пропуск необходимых соединений. Подобное часто происходит в целях экономии.
4. Отклонение арматурного каркаса от центральной оси. Это приведёт к неравномерной несущей способности основания.Такие вещи часто случаются из-за банальной халатности. Все тонкости армирования свайного фундамента, смотрите в этом видео:

Решения вышеперечисленных ошибок приведены ниже.

1. Диаметр сваи не должен быть менее 300 мм, а количество вертикальных стержней ниже 4, припуск арматуры под ростверк должен быть не менее 0,5 м.
2. Для правильного соединения узлов балок следует изготовить гнутые П- и Г-образные детали, которыми требуется соединять угловые элементы.
3. При устройстве арматурного каркаса должен соблюдаться шаг от 200 до 400 мм между перемычками. Точный размер шага определяется на стадии проектирования.
4. Требуется производить все измерения с использование строительных уровней, чтобы каркас был выставлен относительно центральной оси.

Армирование – это значимая часть процесса строительства. Важно всё и качество материалов, и опыт строителей, и наличие рабочей документации.

Несоблюдение правил армирования может привести к самым серьёзным последствиям. Этот этап строительства один из самых ответственных.

При производстве строительных работ любая ошибка приводит к уменьшению срока эксплуатации здания без необходимости ремонта. Это в лучшем случае. В худшем, ещё на стадии возведения здания оно подвергается перестройке.

Для достижения максимальных сроков эксплуатации требуется соблюдать строительные нормы и правила, не допуская отклонений от проекта. Строительство объединяет в себе комплекс мероприятий, которые необходимо соблюсти для достижения желаемого результата. По возможности лучше доверить такую работу профессионалам.

Статьи по теме:

ГОСТ 19804.4-78 Сваи забивные железобетонные квадратного сечения без поперечного армирования ствола. Конструкция и размеры

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ
СТВОЛА

КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ

ГОСТ 19804.4-78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 30 декабря 1977 г. № 231 срок введения установлен

с 01.01.79

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования ствола с напрягаемой арматурой, располагаемой в центре сечения сваи.

Сваи, предусмотренные настоящим стандартом, рассчитаны на изгиб по прочности и образованию трещин от усилий, возникающих при подъеме на копер за одну точку, расположенную от торца на расстоянии, равном 0,294 длины призматической части сваи. Коэффициент динамичности к собственной массе принят равным 1,5, при этом коэффициент перегрузки к собственной массе не вводится.

При проектировании свайных фундаментов сваи должны быть также проверены на прочность и образование трещин на нагрузки, возникающие при строительстве и эксплуатации здания или сооружения.

При проверке сваи на прочность и образование трещин при внецентренном сжатии от эксплуатационных нагрузок допускается пользоваться графиками 1-8, приведенными в приложении 3.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.1. Форма свай должна соответствовать указанной на черт. 1, марка свай, основные размеры, объем бетона и справочная масса - указанным в таблице.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Сваи длиной до 7 м включительно допускается изготовлять без штырей, при этом строповка свай при подъеме на копер должна осуществляться у верхней подъемной петли.

1.3. Центр тяжести продольной напрягаемой арматуры должен быть расположен в центре тяжести поперечного сечения свай.

1.4. Допускается изготовлять сваи с технологическим уклоном двух противоположных сторон поперечного сечения, не превышающим 1:20, без изменения площади поперечного сечения.

Пример формы сваи с технологическим уклоном 1:20 приведен в приложении 2.

Сваи квадратного сечения без поперечного армирования ствола

1 — подъемные петли; 2 — штырь для фиксации места строповки; 3 — продольная арматура.

Черт. 1

Примечания :

1. Обозначение марок сваи — по ГОСТ 19804.0-78.

2. Буквы в марке сваи означают:

СЦ — сваи со стержневой арматурой;

СЦпр — сваи с проволочной арматурой;

СЦк — сваи с арматурой из канатов.

2.1. Сваи должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и ГОСТ 19804.0-78.

2.2. Назначение, область применения, общие технические требования, допускаемые отклонения от проектных размеров, методы испытаний, маркировка, транспортирование и хранение свай должны соответствовать указанным в ГОСТ 19804.0-78.

2.3. Сваи должны изготовляться из тяжелого бетона марки по прочности на сжатие не ниже 300 кгс/см².

2.4. Отпускная прочность бетона свай в момент отгрузки их с предприятия-изготовителя должна быть не ниже 100% проектной.

2.5. В качестве продольной напрягаемой арматуры следует применять:

а) горячекатаную арматурную сталь классов A- IV и A- V по ГОСТ 5781-82;

б) высокопрочную арматурную проволоку класса Вр- II по ГОСТ 7348-81;

в) арматурные канаты класса К-7 по ГОСТ 13840-68. . Допускается также применять термически упрочненную арматурную сталь классов Ат — IV и Aт — V по ГОСТ 10884-81.

2.6. Схемы армирования со спецификациями и выборкой арматуры для каждой сваи, предусмотренной настоящим стандартом, приведены в приложении 1.

2.7. Натяжение арматуры классов Вр- II и К-7 следует осуществлять механическим способом, натяжение арматуры классов A-IV, A-V, Aт — IV и Aт — V — электротермическим или механическим способом.

2.8. Предельная величина предварительного напряжения арматуры s₀ принята:

а) при механическом способе натяжения s₀ = 0,95 R_{а II}.

s₀ = 0,95 R_{а II} - для стержневой арматуры,

s₀ = 0,76 R_{а II} — для проволочной арматуры и канатов,

б) при электротермическом способе натяжения

s₀= R_{а II} –300 — — для стержневой арматуры,

где:    R_{а II}       —     расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний второй группы;

l           —     длина натягиваемого стержня.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.9. Прочность бетона в момент отпуска натяжения арматуры (передаточная прочность) должна быть не ниже 200 кгс/см².

2.10. После отпуска натяжения арматура должна быть срезана заподлицо с бетоном острия и в углублении торца сваи.

2.11. Усилие натяжения арматуры для каждой марки свай указано в табл. 1 приложения 1.

2.12. Диаметр продольной арматуры должен соответствовать приведенному в табл. 1 приложения 1.

2.13. Расстояние между осями проволок должно быть не менее 15 мм. Максимальное расстояние от центра тяжести поперечного сечения сваи до оси наиболее удаленной проволоки не должно превышать 25 мм.

Расстояние между осями канатов должно быть не менее диаметра каната, но не более 50 мм.

2.14. Голова сваи должна быть усилена сетками из проволоки класса B- I или Вр- I диаметром 5 мм по ГОСТ 6727-80.

Сетки устанавливаются попарно, количество сеток определяется в зависимости от длины сваи в соответствии с табл. 2 приложения 1.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.15. Острие сваи должно быть усилено спиралью из проволоки класса B-I диаметром 5 мм по ГОСТ 6727-80.

2.16. Петли для подъема свай, штыри и спираль в острие сваи должны быть привязаны к продольной арматуре сваи вязальной проволокой.

2.17. Для петель следует применять горячекатаную арматурную сталь класса A- I марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2.

В случае транспортирования свай при температуре – 40°С и ниже не допускается применять сталь марки ВСт3пс2.

3.1. В соответствии с ГОСТ 19804.0-78 сваи должны быть испытаны на образование трещин путем укладки их на две опоры согласно черт. 2.

Схема испытаний свай

Черт. 2

3.2. После укладки свай на две опоры производят тщательный осмотр ее верхней грани над опорами. Сваю считают выдержавшей испытание, если на ее гранях не появятся трещины.

При армировании свай должны выполняться следующие требования

1. Схема армирования забивных железобетонных свай без поперечного армирования ствола должна соответствовать приведенной на чертеже настоящего приложения Количество сеток в голове сваи показано условно. Опалубочные размеры свай приведены в таблице настоящего стандарта.

2. Спецификация арматурных изделий на сваи должна соответствовать приведенной и табл. 1 настоящего приложения.

3. Выборка стали на сваи при различных вариантах продольного армирования приведена в табл. 2 настоящего приложения.

4. Чертежи арматурных изделий, ведомость стержней на каждый элемент арматурных изделий и выборка стали приведены в табл. 3 и 4 настоящего приложения.

1.-4. (Именная редакция, Изм. № l).

Схема армирования свай

Таблица 1

Спецификация арматурных изделий на сваи

Таблица 2

Выборка стали на одну сваю, кг

Таблица 3

Ведомость стержней на один элемент изделия

Таблица 4

Выборка стали на один элемент, кг

При изготовлении свай с технологическим уклоном двух противоположных сторон необходимо выполнить следующие требования.

1. Форма забивных железобетонных свай без поперечного армирования ствола с технологическим уклоном двух противоположных сторон, равном 1:20, должна соответствовать чертежу настоящего приложения.

2. Схема армирования сваи должна быть принята в соответствии с приложением 1.

Сваи квадратного сечения без поперечного армирования ствола с технологическим уклоном двух противоположных сторон

1 — подъемные петли; 2 — штырь для фиксации места строповки; 3 — продольная арматура.

Примечание. Размеры L , l ₁ , l ₂ приведены в таблице настоящего стандарта.

1. Принцип построения графиков

1.1. Графики для проверки свай, приведенных в настоящем стандарте, на прочность на образование трещин при внецентренном сжатии от эксплуатационных нагрузок М, N приведены на черт 1-8 настоящего приложения.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.2. Предполагается, что сваи по всей длине находятся в грунте и коэффициент продольного изгиба сваи равен единице.

2. Порядок пользования графиками

2.1. После выбора длины сваи (по геологическим условиям) устанавливается продольное армирование сваи по табл. 1 приложения 1.

2.2. Если точка с координатами М и N лежит ниже прямой, соответствующей принятому армированию сваи, то выбранная свая удовлетворяет расчету по прочности и образованию трещин на эксплуатационные нагрузки М и N. если точка лежит выше -не удовлетворяет.

2.3. На графиках приняты обозначения: N - нормальная сила, тс, М — изгибающий момент относительно оси свай, тс. м, передаваемые на сваи при эксплуатации здания и сооружения.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

Сваи сечением 25 ´25 см

Черт. 1

Сваи сечением 30 ´30 см

Черт. 2

Сваи сечением 25 ´25 см

Черт. 3

Сваи сечением 30 ´30 см

Черт. 4

Сваи сечением 25 ´25 см

Черт. 5

Сваи сечением 30 ´30 см

Черт. 6

Сваи сечением 25 ´25 см

Черт. 7

Сваи сечением 30 ´30 см

Черт. 8

СОДЕРЖАНИЕ

Как спроектировать железобетонную сваю?

Статья

11 февраля 2020 г. 9 минут чтения

В отличие от других общих программ для свай, RSPile — невероятно гибкий инструмент, позволяющий 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 настроить сваи, в том числе Concrete Designer для армированных и предварительно напряженных железобетонных 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

На вкладке Осевая/поперечная выберите тип сваи «Железобетонная».Появится кнопка дизайна, которая позволит вам открыть конструктор бетона.

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 шаблонов армирования. С помощью этой функции вы можете определить свой тип шаблона как радиальный, прямоугольный или создать собственный шаблон.После того, как ваш тип шаблона выбран, вы можете выбрать из раскрывающегося меню стандартные размеры арматуры, выбрать количество стержней и определить другие аспекты, такие как интервал и расстояние укладки стержней 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.

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.

Если свая будет усилена внутренней конструкционной стальной секцией, вы можете вместо этого перейти на вкладку двутавровая балка , которая позволит вам 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

Зачем и когда использовать бетонные сваи?

Бетонные сваи и буровые шахты являются важной категорией фундаментов.Несмотря на их относительно высокую стоимость, они становятся необходимыми, когда мы хотим передать нагрузки от тяжелой надстройки (мост, высотное здание и т. д.) на нижние слои грунта. Еще одной причиной выбора свайного фундамента является состояние и качество слоев грунта. В зависимости от того, как они передают нагрузку на грунт, сваи можно разделить на висячие сваи и опорные сваи. Во висячих сваях передача нагрузки осуществляется за счет напряжения сдвига, возникающего на границе раздела сваи и грунта.В торцевых сваях нагрузка передается через острие сваи на твердый слой. Буровые шахты, как следует из названия, бурят в недрах, а затем заливают бетоном. Как правило, просверленные стволы имеют большую площадь поперечного сечения (Barja M. Das, 2008)

Когда и зачем использовать бетонные сваи?

Различные типы бетонных свай используются для различных целей. Залитые на месте бетонные сваи или приводные валы — два отличных примера того, как их можно изготовить (изготовить) и установить.При выборе типа сваи, как правило, следует учитывать следующие условия:

1- Плохое качество верхних слоев грунта
2 – Когда у нас на строительной площадке расширяющийся грунт
3- Выдерживать подъемные силы
4- Выдерживать боковые нагрузки ( горизонтальный)
5-  Опоры и опоры моста

Типы бетонных свай

Бетонные сваи могут быть сборными или монолитными. Бетонные сваи обычно армируют.

Сборные железобетонные сваи

Армирование сборных железобетонных свай обеспечивает дополнительную прочность для сопротивления изгибающему моменту при подъеме сваи, транспортировке, вертикальным нагрузкам и изгибающему моменту в результате боковых нагрузок. Они могут быть построены в различных размерах и формах, как требуется для каждого конкретного использования. Предварительно напряженные сваи также могут быть предварительно напряжены.
Набивные сваи изготавливаются путем бурения отверстия в грунте и последующего заполнения бетоном.

Сваи из монолитного бетона

Сваи из монолитного бетона можно разделить на две основные категории: обсаженные и необсаженные. Обсадные бетонные сваи изготавливаются путем забивания в грунт стальной обоймы. В этом случае оправка размещается внутри кожуха. После достижения нужной глубины оправка извлекается, а обсадная труба заполняется бетоном.В случае необсаженных свай обсадная труба будет постепенно сниматься.

Контроль качества бетонных свай

Контроль качества бетонных свай  является сложной задачей. Инженеры и подрядчики полагаются на опыт и хорошо зарекомендовавшие себя процедуры и стандарты испытаний для проверки прочности и однородности свайных материалов. Неразрушающий контроль позволяет выявить потенциальные дефекты, которые могли возникнуть при заливке свай (в случае монолитных свай), транспортировке и установке (в случае сборных свай).

Для оценки качества бетонных свай были разработаны различные методы. Помимо общих испытаний бетона (образцы бетонных цилиндров и испытание на осадку), для оценки качества и надежности бетонных свай могут использоваться различные методы неразрушающего контроля (НК). Эти тесты могут помочь выявить и количественно оценить проблемы, связанные с целостностью и качеством. Следующие методы неразрушающего контроля широко распространены и используются для оценки целостности свай:

+ Испытание на целостность при ударе с низкой деформацией — Подробнее
+ Ультразвуковой контроль сквозного отверстия для свай с доступной вершиной,
+ Параллельная сейсморазведка (ACI 228.2R) для свай, покрытых оголовком

Модельные испытания и численное моделирование

разработан, вставляя стальную трубу через направляющее отверстие и заливая основной бетон. 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 локальное образование шейки; сваи с очевидными дефектами, такими как растрескивание и чрезмерное оседание) 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. Тем не менее, для явных дефектных свай и свай с серьезными дефектами (например, полное разрушение тела сваи и недостаточная длина сваи) в инженерных проектах со строгими 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 обычно лечат доработкой на месте или дополнительной забивкой, что не только увеличивает стоимость строительства 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 проводится 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 носителя 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.

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 испытательных свай.

161 Стальная труба 9 Плотность (кг / м 3 ) Модуль молодых (MPA) Соотношение Пуассона Бетон 2,4 × 10 3 3. 0 × 10 4 4 0.2 7 2 2 9 0.3

3.2.2. Нагружающие 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 тензодатчиками сначала закапывали верхом 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 собирали окончательные значения деформации.

3.3. Результаты испытаний

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%.

9

166 9 Образец Вес влажного почвы (G) Вес сухой почвы (G) Содержание воды (%) Среднее содержание воды (%) A 50 39.97 25.1 25.0 B 50 16166 39.84 25.59 25.59

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

9

Образец Образец Вес влажного грунта (G) Объем почвы (см 3 ) Влажная плотность (G / см 3 ) Содержание воды ( %) Сухая плотность (г/см 3 ) Средняя сухая плотность (%) A 114. 12 60166 60166 9 1.90 25.90 1.52 1.51 B 112.2016161 1.87 1.87 25,0 1.50 6

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 со 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 той же тенденции линейного роста, что и вертикальная несущая способность на сжатие 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, вычисленное 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 свойств (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 суммировано в Таблице 5.

Куча 0 # Куча 1 # Куча 2 # Куча 3 # Куча 4 # Куча 4 ‘# Куча 4′ # 1600 1800 1900 2000 2100 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 нанесены на графики, 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 поперечную деформацию, в то время как 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 напряжений 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 верхнюю часть 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: hshyu@nchu.образование.сп.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

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

Наконечник свай — Проектирование зданий

Фундаменты обеспечивают поддержку конструкций, передавая их нагрузку на слои почвы или горных пород, которые имеют достаточную несущую способность и подходящие характеристики осадки для их поддержки.

В широком смысле фундаменты можно разделить на неглубокие и глубокие.

Свайные фундаменты – фундаменты глубокого заложения. Они состоят из длинных тонких столбчатых элементов, обычно изготавливаемых из стали или железобетона, а иногда и из дерева. Фундамент называют «свайным», если его глубина более чем в три раза превышает его ширину.

Свайные фундаменты в основном используются для передачи нагрузок от надстроек через слабые, сжимаемые слои или воду на более прочный, более компактный, менее сжимаемый и более жесткий грунт или горную породу на глубине, увеличивая эффективный размер фундамента и выдерживая горизонтальные нагрузки.Обычно они используются для больших сооружений и в ситуациях, когда почва не подходит для предотвращения чрезмерной осадки.

Сваи можно использовать по отдельности или сгруппировать и соединить железобетонным колпаком. Наконечники свай создают устойчивый фундамент и обеспечивают большую площадь для распределения строительной нагрузки на сваи. Они действуют так же, как свайные плиты фундаментов, где бетонная плита опирается на грунт, который может быть подвержен движениям, над группой свай.

Количество свай в группе и расстояние между ними определяют форму и размеры в плане наголовника сваи . Формы наголовников свай обычно бывают:

• Треугольный (на 3 сваи).
• Шестигранник (на 6-7 свай).
• Прямоугольный (для всех остальных кол-в свай).

Обычно верхушка сваи имеет большую глубину, чем сравнимый блочный фундамент, поскольку он обычно подвергается более высоким изгибающим моментам и силам сдвига.Оголовок сваи обеспечивает большую жесткость за счет увеличенной глубины, что позволяет равномерно распределять нагрузку на все сваи в группе. Факторы, определяющие глубину наголовника сваи , включают:

Поскольку очень трудно бурить или забивать сваи строго вертикально, оголовок сваи должен компенсировать некоторое отклонение конечного положения оголовков свай. Наконечник сваи должен выступать над внешними сваями, как правило, на 100-150 мм со всех сторон, в зависимости от размера свай.

Наконечники свай изготавливаются путем выемки грунта вокруг группы свай для установки опалубки. Верхушки ворса можно обрезать, чтобы они были на одной высоте. Затем изготавливается арматурный каркас, который помещается в литой короб опалубки и крепится к сваям. Затем заливают бетон и оставляют для застывания, после чего опалубку снимают.

[править] Статьи по теме Designing Buildings Wiki

Реакция железобетонных свай, включая эффекты взаимодействия грунт-свая

https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.03.005Получить права и содержание

Abstract

В этой статье обсуждается важность моделирования взаимодействия грунт-свая при реакции железобетонных (ЖБ) свай. Сначала представлена ​​модель ж/б балки-колонны на основе смещения с распределенными боковыми деформируемыми опорами. Формулировка является общей и применима как к монотонным, так и к циклическим нагрузкам. Предлагаемая модель проста, эффективна в вычислительном отношении и способна отображать характерные особенности взаимодействия грунт-свая, включая силу сопротивления и образование зазоров вдоль границ раздела свая-грунт, а также гистерезисные реакции свай и окружающих грунтов.Представлены два приложения, чтобы проиллюстрировать характеристики модели, показать возможности модели и обсудить важность моделирования системы свая-грунт. Первая заявка касается одинарной опорной сваи, заглубленной в несвязный грунт. Предлагаемая модель балки-колонны используется для исследования влияния различных параметров модели на реакцию сваи-грунта, включая длину сваи, диаметр сваи и нелинейность сваи и грунта. Второе приложение подтверждает точность предложенной модели экспериментальными результатами циклических испытаний системы железобетонных свай/валов, где существенно влияние взаимодействия сваи с грунтом.Результаты корреляционных исследований показывают, что предложенная модель может хорошо отображать как глобальные, так и локальные реакции системы свая-грунт. Также изучается влияние характеристик поверхности раздела между сваей и грунтом на реакцию системы.

Ключевые слова

Ключевые слова

7

Ключевые слова

Структура почвообращения

Железобетон

Фонда Свар

Модель 0

Циклические нагрузки

Конечный элемент

Метод конечных элементов

Нелинейный анализ кадра

Simulation

Рекомендуемая статьи на Статьи (0)

Смотреть полный текст

Copyright © 2009 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылающиеся статьи

Типы свай

SUBJECT:       Типы свай

Монолитные бетонные сваи, состоящие из стального корпуса, заполненного арматурной сталью и бетоном, являются предпочтительным типом свай для постоянных мостов WSDOT. Стальной кожух для монолитной сваи не должен учитываться при расчете емкости сваи или при расчете соединения сваи с оголовком.

Другие типы свай, такие как сборные, предварительно напряженные бетонные сваи, стальные двутавровые сваи, деревянные сваи, винтовые литые сваи и сваи из стальных труб, не должны использоваться для капитальных конструкций мостов WSDOT. Эти типы свай могут использоваться для временных мостов и других объектов, не связанных с мостами, при условии утверждения инженером-геотехником штата и инженером-проектировщиком мостов штата.

Микросваи не должны использоваться для фундаментов новых мостов. Этот тип свай может использоваться для укрепления фундаментов существующих мостов, временных мостов и других объектов, не связанных с мостами, при условии одобрения государственного инженера-геотехника и государственного инженера-проектировщика мостов.

Забивные сваи не должны использоваться для фундаментов мостов, чтобы выдерживать боковые нагрузки.

Вышеуказанные ограничения применяются ко всем мостам WSDOT, включая мегапроекты и контракты на проектирование и строительство.

Фон:

Приведенная выше рекомендация по типам свай является результатом длительных дискуссий и встреч между проектировщиками мостов, строителями и инженерами-геотехниками. Эти ограничения должны обеспечить повышенную долговечность, дизайн и конструкцию свайных фундаментов WSDOT.

В сейсмических приложениях необходимы двунаправленные запросы.Стальные двутавровые сваи имеют небольшую способность к изгибу для противостояния сейсмической нагрузке, в то время как круглые сваи CIP обеспечивают постоянную способность во всех направлениях. Кроме того, обсадные трубы CIP, как правило, доступны во всем диапазоне диаметров обсадных труб. Сваи CIP легко проверяются после забивки, чтобы убедиться в качестве готовой сваи перед укладкой арматурной стали и бетона. Вся прочность на изгиб обеспечивается другими элементами, кроме корпуса, в соответствии с политикой BDM.

Сборные, предварительно напряженные бетонные сваи и деревянные сваи трудно стыковать и устанавливать моментные соединения в оголовок сваи.

Микросваи имеют небольшую способность к изгибу для сопротивления боковым нагрузкам в сейсмических условиях.

Вышеуказанные ограничения не распространяются на мосты, которые в настоящее время находятся в стадии окончательного проектирования, или на мосты, для которых в настоящее время завершены отчеты об основании.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этим вопросам, пожалуйста, свяжитесь с Биджаном Халеги по телефону 705-7181.

Копия: Мохаммад Шейхизаде, Строительство мостов — 47354

Ф.Познер, Мост и сооружения 47340

Бетонные сваи: причины поломки и варианты ремонта

Большое количество сооружений на набережной опирается на сваи. Сваи могут быть изготовлены из деревянных, бетонных или стальных профилей. Неблагоприятная среда, создаваемая морской водой, высокой влажностью, высокой температурой и циклами сухой-влажный, приводит к быстрому износу этих конструкций. Наиболее тяжелые условия наблюдаются в зоне заплеска, которая охватывает часть сваи между уровнями отлива и прилива.

Высокая концентрация хлоридов в морской воде позволяет им проникать и достигать арматурной стали даже в высококачественном бетоне. В результате пассивный слой, который обычно защищает сталь, разрушается, что делает неизбежной коррозию арматурной или предварительно напряженной стали. Поскольку корродированная сталь занимает больший объем, она вызывает боковое давление на окружающий бетон, которое намного превышает прочность бетона на растрескивание. Это приводит к растрескиванию и отслаиванию бетонного покрытия, что, в свою очередь, ускоряет процесс коррозии.

Повреждение бетона и потеря площади поперечного сечения стали приводят к снижению грузоподъемности сваи. Следовательно, структурный ремонт должен касаться не только восстановления изношенных и корродированных материалов, но, что более важно, восстановления первоначальной прочности сваи. В некоторых проектах, например, при расширении порта, может быть даже необходимо укрепить старые сваи до большей грузоподъемности, чем первоначальная свая.

СТЕКЛЯННЫЕ КУРТКИ

Материалы

из армированного стекловолокном полимера (GFRP), легкие и прочные, приобрели популярность при ремонте свай за последние 20 лет.На рис. 1 показано несколько систем, которые в настоящее время продаются в Северной Америке. Эти оболочки обычно изготавливаются из рубленого стекломата, пропитанного винилэфирной или полиэфирной смолой. Обычно они поставляются в виде двух полуоболочек, которые соединяются вместе на месте с помощью лент, болтов или эпоксидного клея для создания опалубки вокруг сваи; некоторые версии поставляются с одним соединением «шип-паз», которые склеиваются на месте. У этих курток есть несколько недостатков, которые обсуждаются ниже.

Рубленый стекломат довольно слаб на растяжение. На рис. 2 показана прочность на растяжение шести самых популярных курток в США. Для защиты анонимности производителей они были обозначены как куртки типов от A до F. Значения прочности на растяжение основаны на данных, предоставленных производителями, и варьируются от 10 000 до 24000 фунтов на квадратный дюйм.

Когда бетонная свая, нагруженная в осевом направлении, приближается к разрушению, по мере разрушения бетона она расширяется и имеет тенденцию расширяться в поперечном направлении из-за эффекта Пуассона. Если оболочка достаточно прочна, чтобы сопротивляться этому боковому расширению, прочность ворса значительно возрастает. Проблема с куртками из стеклопластика заключается не только в том, что материалы непрочные, но и в том, что они не могут полностью раскрыть свои возможности, так как оболочка преждевременно выйдет из строя в болтовом или клеевом шпунтовом шве. То есть эти кожухи практически не обеспечат ограничивающего давления на бетонную сваю.

Хорошо известно, что кислород является топливом для процесса коррозии.Исследования Университета Флориды, например, показали, что, когда бетонная свая заключена в кожух, предотвращающий попадание влаги или кислорода, скорость коррозии значительно снижается. Оболочки из стеклопластика, имеющие боковой шов, позволяют влаге и кислороду проникать и достигать бетонной сваи, вызывая коррозию арматурной стали.

С точки зрения конструктивных возможностей, стеклопластиковые куртки необходимо заказывать заранее, что увеличивает время ожидания до начала проекта. Любое изменение размера приводит к дальнейшим задержкам в проекте. Кроме того, большие громоздкие куртки увеличивают стоимость доставки и требуют больших площадок для подготовки на рабочей площадке.

ЛАМИНАТЫ ИЗ ФРП

После 25 лет исследований и разработок автор изобрел новый процесс, при котором слои углеродной или стеклянной ткани пропитываются смолой и спрессовываются вместе для создания очень тонких листов. Толщина этих листов варьируется всего от 0,01 до 0,025 дюйма; создание такого тонкого и прочного продукта было сложной задачей данного изобретения.Листы поставляются в рулонах, которые обычно имеют ширину 4 фута и длину 200 футов. Это снижает затраты на доставку и время планирования, поскольку лист можно обернуть вокруг стопки практически любого размера и формы! Как показано на Рисунке 2, прочность на растяжение этих ламинатов значительно выше, чем у оболочек из стеклопластика, и колеблется от 62 000 до 156 000 фунтов на квадратный дюйм. Значения на рисунке относятся к двухосному стеклу (BG), двухосному углероду (BC) и однонаправленному углероду (UC).

Стандартная процедура ремонта, показанная на рис. 3, требует создания двухслойной оболочки вокруг сваи.Например, если подрядчик хочет создать куртку диаметром 18 дюймов (или окружностью 56 дюймов), он отрежет кусок ламината длиной 10 футов. 10 футов рассчитываются как 56+56+8 = 120 дюймов = 10 футов. То есть в два раза больше периметра плюс 8-дюймовое расширение за пределы начальной точки. Эта деталь гарантирует, что во всех точках вокруг сваи по крайней мере два слоя ламината будут ограничивать сваю. Ламинаты можно легко разрезать на любую длину с помощью ножниц или ручной вращающейся пилы.

В приведенном выше примере ламинат длиной 56+8=64 дюйма будет покрыт специальной эпоксидной клеевой пастой, при условии, что она отверждается в воде (Рис. 3). Затем ламинат оборачивается вокруг ворса, так что вторая половина, покрытая эпоксидной смолой, приклеивается к первой половине; ламинат можно легко отрегулировать и временно зафиксировать с помощью термоусадочной пленки или храповых ремней. Поскольку ламинат не приклеен к ворсу, он также может свободно скользить вверх или вниз по высоте ворса.Если ремонтная длина превышает 4 фута, можно аналогичным образом создать дополнительную оболочку, перекрывая и прикрепляя эпоксидной смолой к первой оболочке на несколько дюймов. Оболочку длиной примерно 8 футов теперь можно опустить в воду, и процесс можно продолжить, чтобы создать очень длинную оболочку практически без водолазов. Когда кожух находится в окончательном положении, дно кольцевого пространства можно герметизировать, а кольцевое пространство заполнить бетонным или эпоксидным раствором.

Куртка, созданная таким образом в полевых условиях, не имеет шва по высоте.Поэтому кислород или влага не могут проникнуть через кожух и достичь бетона. Кроме того, сочетание высокой прочности ламината на растяжение и отсутствия какого-либо шва, что позволяет полностью использовать эту высокую прочность на растяжение, обеспечивает значительное ограничение и дополнительную прочность ворса, как подробно показано в примере.