Армирование свайного ростверка: Армирование ростверка свайного фундамента + схема, чертеж

Содержание

чертеж, технология и этапы работ

Для обеспечения устойчивости возводимых строений применяются различные типы фундаментов, в том числе свайный. Такое основание положительно зарекомендовало себя при выполнении работ на мерзлых грунтах, в условиях наклонной стройплощадки, а также на слабых почвах с близко расположенными грунтовыми водами. Усиление стальной арматурой ростверковой конструкции позволяет сформировать прочную основу для будущего строения. Армирование ростверка свайного фундамента осуществляется на основании чертежа и результатов предварительно выполненных расчетов.

Что представляет собой ростверк

Далеко не все частные застройщики знакомы со специальными строительными терминами. Среди профессионалов часто можно услышать слово «ростверк». Рассмотрим, что он собой представляет.

Это нагруженный элемент свайной основы, который выполняет ряд ответственных задач:

  • объединяет оголовки опор общим силовым контуром, усиленным арматурой;
  • предотвращает возможность смещения опорных элементов от вертикальной оси.

На основании предварительно разработанной документации и специальных расчетов определяются размеры и конструктивные особенности ростверка.

Ростверк – это монолитный элемент основания здания, соединяющий отдельно стоящие столбы или сваи в единую систему

Для оснований с опорными колоннами применяются следующие конструкции:

  • ленточная. Она объединяет расположенные под несущими стенами опоры в силовой контур с помощью цельной бетонной ленты;
  • плитная. Конфигурация плитного ростверка повторяет форму здания и объединяет оголовки опор с помощью монолитной плиты.

Существуют различные варианты ростверкового фундамента, каждый из которых имеет свои особенности:

  • монолитный. Цельная конструкция формируется в результате твердения бетонного раствора, залитого в сборную щитовую опалубку;
  • сборный. Состоит из изготовленных промышленным методом железобетонных элементов, которые опираются на колонны.

Несмотря на отличия в конструкции, все виды ростверка образуют прочную основу, обеспечивающую устойчивость капитальных стен здания. Обвязка оголовков свайных опор, расположенных в грунте, обеспечивает повышенный запас прочности. Это делает пространственную систему более жесткой и менее восприимчивой к влиянию нагрузок. Усиление стальными стержнями свайного и ленточного фундамента повышает ресурс эксплуатации строения, формируя монолитную основу.

Конструкция ростверкового фундамента

Ростверк основания свайного типа, представляющий цельную железобетонную ленту, может располагаться на различном уровне относительно грунта.

Ростверк представляет собой ленточную конструкцию, соединяющую отдельно стоящие сваи между собой

Для возведения стен зданий сооружаются различные виды ростверков, отличающиеся расположением относительно нулевой отметки:

  • возвышающийся. Нижняя плоскость силового контура располагается выше уровня почвы не менее чем на 15 см. Высокая конструкция сооружается для облегченных зданий, строительство которых осуществляется на всех типах грунтов. Она является незаменимой для проблемных грунтов и требует надежного усиления стальной арматурой. Это обусловлено наличием свободного пространства между поверхностью почвы и бетонной окантовкой;
  • расположенный на уровне почвы или наземный ростверк. Он формируется на песчано-щебеночной подушке без погружения в грунт. Главная особенность наземной конструкции – это касание бетонного монолита поверхности почвы с нулевым зазором. Такая конструкция применяется на стабильных почвах, которые не подвержены деформации в результате морозного пучения. При замерзании почвы велика вероятность нарушения целостности бетонного контура;
  • не глубоко заглубленный. Опорная плоскость бетонного усиления опирается на щебеночно-песчаную подсыпку, расположенную ниже нулевой отметки в глубине приямка. Конструктивно такое основание похоже на фундамент ленточного типа, который выполняется на свайных опорах. Процесс сооружения довольно трудоемкий и связан со значительными расходами. Эта конструкция используется на грунтах с пониженной несущей способностью для строительства крупных строений.

Свайные фундаменты сооружают для возведения облегченных построек. Конструкция ростверка фундамента, представляющего бетонную окантовку, обеспечивает устойчивость таких строений. Ширина ленты соответствует толщине стен, а высота контура составляет не более 0,4 м.

Также ростверк выступает в качестве опорной поверхности, на которой возводятся стены здания

С какой целью выполняется армирование ростверка свайного фундамента

Необходимость укрепить фундамент строения с помощью арматурной решетки связана со свойствами бетонного состава. Бетон восприимчив к влиянию деформации, вызывающей растяжение и изгиб. В результате таких деформационных процессов возможно разрушение основания, хотя материал способен воспринимать значительные сжимающие нагрузки.

Усиление стальной арматурой ростверка свайного основания укрепляет конструкцию, повышает ее устойчивость, а также положительно влияет на долговечность возводимого строения. Мощный каркас, забетонированный в бетонной ленте, повышает прочность основания, компенсирует различные виды нагрузок и крутящих моментов.

С целью повышения прочностных характеристик свайной основы необходимо также укрепить опорные колонны. Находящиеся внутри опор арматурные прутки объединяются с ростверковой лентой в общий силовой контур.

Укрепление ростверка свайной основы с помощью арматуры обеспечивает:

  • устойчивость бетонного массива, воспринимающего реакцию сил морозного пучения;
  • повышение прочностных характеристик основы, на которую действует вес здания;
  • защиту основания, которое сооружено из бетона пониженной прочности.

Используя стальную арматуру для укрепления ростверковой основы можно предотвратить влияние негативных факторов.

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

Укрепление свайного и ленточного фундамента – рекомендации специалистов

Профессиональные строители советуют для выполнения армирования применять пространственный каркас, состоящий из следующих элементов:

  • прочных горизонтальных стержней с винтообразным рифлением поверхности. Используются арматурные прутки с маркировкой А3, изготовленные методом горячего проката. При диаметре 1,2–1,6 см они способны компенсировать расширенный диапазон нагрузок;
  • перпендикулярно расположенных перемычек, уменьшенного диаметра. Они могут изготавливаться из рифленой проволоки диаметром 0,6–0,8 см. Стальные перемычки, опоясывающие продольные прутки, обеспечивают жесткость решетки и придают ей квадратную или треугольную форму.

Для формирования пространственного каркаса, наряду со стандартной арматурой, могут также применяться:

  • прямолинейные отрезки стальной проволоки соответствующего диаметра;
  • готовые перемычки без рифления, имеющие после загиба необходимое сечение.

При выполнении мероприятий по укреплению ленточной основы, опирающейся на опорные колонны, соблюдайте следующие требования:

  • используйте как минимум четыре стержня, попарно расположенных в верхней и нижней плоскости пространственного каркаса;
Схема свайно-ростверкового фундамента
  • при сборке располагайте горизонтальные прутки арматуры на расстоянии, равном 100–200 мм;
  • соблюдайте интервал 250–350 мм между вертикально расположенными соединительными элементами;
  • обеспечьте гарантированный зазор от прутков металлоконструкции усиления до поверхности бетона более 50 мм;
  • надежно зафиксируйте собранный каркас, обеспечив невозможность его смещения при заливке бетона.

Зазор между прутками и бетоном позволяет:

  • защитить элементы каркаса от попадания влаги, вызывающей процесс коррозии;
  • правильно расположить каркас в бетоне и равномерно распределить нагрузки.

Для обеспечения стабильного зазора применяются специальные подкладки, произведенные из пластмассы.

Для чего необходим чертеж

Для правильного выполнения мероприятий по армированию необходимо выполнить разработку документации. Чертеж можно разработать самостоятельно или воспользоваться услугами профессиональных разработчиков.

Чертеж позволяет:

  • определить потребность в стальных прутках для сборки;
  • изготовить силовую конструкцию в соответствии с документацией.
Армирование Ленточного Фундамента

В профессионально выполненном чертеже содержатся следующие сведения:

  • габариты каркаса;
  • диаметр стержней;
  • профиль прутков;
  • шаг между проволочными перемычками;
  • интервал между силовой арматурой;
  • конструктивные особенности пояса.

На основании чертежа можно самостоятельно рассчитать длину стержней в поясах и общее количество перемычек. После разбивки применяемой арматуры по сортаментам, несложно рассчитать общую длину путем суммирования. Для заказа прутков необходимо знать их общий вес. Для этого суммарный метраж по каждому типоразмеру следует умножить на вес погонного метра для конкретного стержня.

Для обеспечения необходимой прочности следует вместо электросварки использовать вязальную проволоку для соединения элементов. Сварка создает зоны напряжений, а вязальная проволока прочно соединяет прутки, не нарушая структуры металла. Зная, что для обеспечения фиксации двух прутков требуется 25–30 см, несложно рассчитать общую потребность в вязальной проволоке. Для этого следует перемножить количество стыков на указанную длину.

Армирование ленточного ростверка выполняется посредством пространственного армокаркаса, состоящего из двух продольных поясов арматуры

Какие потребуются материалы и инструменты

Для выполнения работ по армированию необходимо подготовить следующие материалы, а также инструменты:

  • арматуру, диаметр которой соответствует требованиям чертежа;
  • специальное приспособление, облегчающее загиб стержней;
  • проволоку для вязания элементов пространственного каркаса;
  • крючок для вязания, ускоряющий производство работ;
  • болгарку, позволяющую нарезать арматуру на заготовки.

Собранный арматурный каркас размещается внутри предварительно собранной опалубки на специальные подставки и заливается бетонным раствором.

Армирование свайно-ростверковой основы – этапы работ

После завершения установки опорных колонн, укрепленных арматурой, и монтажа опалубки можно начинать сборку пространственного каркаса. Он крепится к частям арматурных прутков, выступающим из свай. Фиксация производится с помощью проволоки для вязания.

Последовательность операций:

  1. Нарежьте болгаркой заготовки, руководствуясь требованиями чертежа.
  2. Установите на пластиковые опоры нижний ярус горизонтальных стержней.
  3. Соедините элементы нижнего пояса с помощью поперечных прутков.
  4. Закрепите специальные хомуты квадратного сечения к горизонтальной арматуре.
  5. Привяжите продольно расположенные арматурные прутки верхнего яруса.
  6. Произведите усиление угловых зон ростверка с помощью изогнутых прутков.

Важно надежно зафиксировать угловые участки, в которых действуют значительные нагрузки. Для создания прочной основы будущего здания важно правильно усилить арматурой ростверк, объединяющий сваи. Чертеж позволит рассчитать потребность в материале и облегчит самостоятельное выполнение работ.

Армирование ростверка свайного фундамента — ЗАФФХОЗ

Зачастую при возведении дома  применяется свайный тип фундамента.  Причем актуальность  и популярность армирования ростверка  свайного фундамента не вызывает сегодня никаких сомнений.  В данной статье разберемся в основных важнейших этапах, характеристиках и особенностях этого направления.

В каких случаях целесообразно использование свайного фундамента

Прежде всего,  такой тип фундамента становится актуальным в случае строительства на пучинистых, а также  слабых грунтах. Также такой вариант станет наилучшим тогда, когда на строительной площадке очевидны существенные перепады высоты либо имеются грунтовые воды.  Помимо этого, возведение такого фундамента становится необходимостью  при возведении дома в областях вечной мерзлоты.

Что в целом  представляет собой ростверк и процесс его армирования?

В описанных выше случаях могут использоваться разноплановые сваи. Они могут отличаться  касательно:

  • Применяемого для их изготовления материала;
  • Способа их погружения в грунт.

Ростверк является тем связующим элементом, который объединяет их в единую прочную и цельную конструкцию.

Армирование свайного фундамента, в свою очередь, выполняется с целью  придания требуемой прочности ростверку. Для этого должен составляться предварительный чертеж и должны выполняться  все важнейшие расчеты, касающиеся предстоящих нагрузок в процессе эксплуатации строения.

Какие особенности характерны для устройства ростверка.

  1. Нормой для ростверков является наличие так называемого изгибающего момента в вертикальной плоскости. Ведь он представляет собой уложенные на сваи балки. В то же самое время пролет, который располагается между опорами,  восприимчив к весу различных  частей здания,  а также к  другим нагрузкам. Он как бы расположен в подвешенном состоянии в воздухе. По этой причине и появляется прогиб;
  2. Ростверк полностью исключает всякое воздействие со стороны грунта. Поэтому можно довольно просто спрогнозировать возникновение в нем напряжения. К примеру, нижняя часть поперечного сечения во всех случаях оказывается растянутой в пролетах, находящихся  между сваями. Верхняя же – в зонах, где конструкция опирается на сваи.

Эти особенности ростверка имеют определяющее значение  в процессе составления схемы армирования ростверка свайного фундамента.  Неудивительно, что  большое внимание уделяется повышению мощности нижнего пояса устанавливаемого арматурного каркаса в  участках между сваями.  В то же самое время, важным остается усиление верхнего пояса в точках опоры.

Схема армирования ростверка свайного фундамента

Также следует помнить, что перед тем, как приступить к монтажу ростверка и его армированию, необходимо грамотно и четко  определить требуемый тип свайного фундамента и общее количество необходимых свай.

Их должно быть минимум 4 из  того расчета, что в случае каждого угла будет устраиваться собственная свая. Именно на такой фундамент свайного типа в последующем будет выполняться укладка ростверка. Причем он может иметь форму сплошной плиты либо может быть ленточного типа.

Схема ленточно свайного фундамента

Как грамотно выбрать материалы для арматурного каркаса и определить его параметры

Для того, чтобы грамотно вычислить требуемый диаметр применяемой арматуры, а также  необходимые параметры каркаса, требуется грамотно выполнить расчет с обязательным учетом временных и постоянных нагрузок.

Рассмотрим важнейшие аспекты подробнее:

  • Прежде всего, необходимо максимально точно  и четко определить состав имеющегося грунта, располагаемого на строительной площадке.  С особой ответственностью стоит подойти к  глубине, на которой  собственно и планируется обустройство фундамента. Почему это так важно?  Эти моменты несут немаловажное значение для  расчета длины свай, а  также планирования их конструктивных особенностей. Кроме того,  немаловажными эти моменты станут для планирования обустройства фундамента.
  • Также необходимо грамотно выполнить расчеты несущей способности устанавливаемой будущей сваи.
  • Требуется определить возможные нагрузки, которые могут оказывать влияние не только на сваи, но  и на грунт.
  • С целью получения общего веса будущей постройки требуется суммировать вместе не только её вес, но и вес планируемых перекрытий и кровли.
  • Полезным станет учет возможных природных нагрузок (к примеру, массы людей, находящихся в доме, снега, разнопланового оборудования, а также мебели).

Все дальнейшие расчеты должны выполняться с обязательным учетом общей площади   строения.

В целом,  в наиболее частых случаях  ростверк  выбирают в случае  построек с площадью не меньше 300 квадратных метров. Причем рассчитывать армирование свайно ростверкого фундамента должен  строительный инженер, который отлично владеет знаниями и навыками касательно железобетонных конструкций.

После того, как происходит расчет  фундамента строения (с определением необходимого количества свай, а также  расстояния между ними,  глубины монтажа),  должна составляться соответствующая схема, а также чертеж.

Рассмотрим типовые решения  и правила, которых рекомендуется придерживаться:

  1. Несколько стержней арматуры класса АIII продольного типа (диаметр — 20 мм) и выше должны укладываться в растянутых зонах  устанавливаемого ростверка;
  2. Арматуру с диаметром от 8 до 15 мм располагают в сжатом поясе. Шаг между стержнями продольной (рабочей) арматуры должен составлять от 80 до 100 мм;
  3. С целью восприятия поперечных растягивающих усилий, а также с целью объединения арматуры продольного типа в единый каркас, выполняют крепеж к ней поперечных стержней. В таком случае используют гладкую арматуру класса АI с диаметром 6-8 мм.  Причем расстояние между ними должно составлять не меньше 250 мм. Однако обычно оно составляет 3/8 от имеющейся  высоты сечения ростверка.

В случае, когда ростверк превышает 150 мм, в имеющемся  арматурном каркасе необходимо установить вертикальные стержни. Причем шаг должен соответствовать шагу поперечной арматуры.

В целом, зачастую вместо отдельных поперечных и продольных стержней применяют хомуты. Они представляют собой детали арматуры в форме перевернутой литеры «П» либо в форме замкнутого прямоугольника.

Советы по выбору свай  для фундамента

Специалисты рекомендуют выбирать  винтовые либо буронабивные сваи для дома. Причем винтовой вариант привлекает многих  своей выгодностью. Ведь для обустройства таких свай не требуется применение специальной техники.

Армирование ростверка

В процессе выполнения работ по устройству фундамента для постройки с ростверком  в обязательном порядке  осуществляют грамотное армирование конструкции.

Для чего армируют сваи? Для того, чтобы гарантировать им требуемую прочность.

С какой целью  выполняют армирование ростверка?  С целью максимального увеличения его возможной  несущей способности.

Причем та часть арматуры, которая имеет свойство выступать  из свайной конструкции, будет применяться в роли соединительного элемента непосредственно между самим  ростверком и  сваей.

Крепление, в свою очередь, в большинстве случаев выполняют  с использованием сварки.

С целью выполнения армирования требуется составить предварительный чертеж. Помимо этого,  важной является и схема армирования.

Схема ростверка ленточного фундамента

Не стоит забывать о том, что элементы ростверка, с которыми не будет выполнено грамотное армирование, не смогут выдержать нагрузок в процессе возведения перекрытий дома, а также его стен.

Для этих целей рекомендуют применять арматуру со следующим  диаметром сечения – 10-14 мм.

1. В случае монтажа ленточных ростверков арматурный каркас необходимо делать из двух отдельных поясов. Причем они должны быть максимально жестко связанными между собой с использованием вертикальных стержней, выполненных их металла (с требуемым диаметром сечения – до 8 мм). Почему актуален именно такой диаметр? Это происходит потому, что данные металлические прутья фактически не подлежат нагрузке. Их главная роль —  придавать каркасу необходимую форму.

Ленточный фундамент

Требуемое условие – каждый пояс должен включать не менее двух прутьев.  Причем пояса должны связываться между собой  с использованием стержней, которые располагаются горизонтально и связываются с помощью  так называемой вязальной проволоки.

При выполнении арматурных каркасов для фундаментов с ростверком в рамках промышленных предприятий с целью крепления поперечных соединений применяют сварочные аппараты.

Но при этом поперечные круги или же  квадраты с  прутьями  продольного плана соединяются только с использованием метода вязания.

2.В случае монтажа основания в форме сплошной монолитной плиты, схема армирования  останется такой же, как у фундаментов ленточного типа.

В таком случае верхний пояс каркаса выполняют  в форме  своеобразной сетки из арматуры, которая имеет диаметр сечения в 10-14 мм. С целью же обустройства вертикальных стержней  используют  арматуру с более маленьким диаметром.

Возможные варианты конструкции ростверков

В зависимости от конструктивных особенностей ростверки могут быть низкими либо высокими.  Независимо от типа конструкции применяется одинаковый принцип армирования ростверка свайного фундамента.

  • В случае, когда предполагается возведение основания так называемого загубленного типа, его нижнюю часть располагают на едином уровне с грунтом.  Однако в некоторых случаях можно  допустить  его опускание вплоть  до нескольких сантиметров ниже.
  • Для грамотной организации траншеи между сваями требуется изготовить подушки из утрамбованного щебня и песка.
  • После этого выполняется непосредственный монтаж опалубки, а также сборка арматурного каркаса.
  • Арматурный каркас, в свою очередь, необходимо жестким образом связать симеющимися  оголовками свай. Причем необходимо не доходить до стенок установленной опалубки приблизительно на 5 см.
  • После перечисленных выше шагов можно переходить к заливке фундамента бетоном.

Однако стоит иметь в виду, что такой вариант ростверка станет возможным  в случае возведения постройки на не пучинном грунте.  В иных случаях  важным условием станет монтаж более высокого ростверка с предельным вниманием к армированию конструкции.

Способы вязки арматуры

Рассмотрим подробнее, как вязать арматуру для свайного фундамента.

Наиболее часто встречаемый способ – связывание арматуры  с использованием специальной проволоки.  Со своей стороны, электросварка применяется достаточно редко (только в случае арматуры, которая обладает в маркировке  литерой «С»).  Соединение сваркой обычной арматуры недопустимо. Ведь по причине  воздействия высоких температур она может потерять свою прочность.

С целью вязания арматуры используют только отожженную  проволоку круглой формы с диаметром 1 мм. Ведь необожженная продукция обладает меньшей пластичностью и имеет свойство плохо гнуться.

Для ускорения процесса вязки используют специальный пистолет, который укомплектован аккумулятором.  Однако приобретать его логично только в случае необходимости выполнения большого спектра работ. Помимо этого, многие ценят его за удобство работы с  вязкой арматуры в   разнообразных труднодоступных местах.

В  целом армирование свайно ростверкового  фундамента  выполняют зачастую с использованием иного инструмента – специального крючка.  Причем профессионалы зачастую сами делают их, однако для разового выполнения работ полезным станет и покупной вариант.

На современном этапе  при желании можно приобрести винтовые (полуавтоматические), а также обычные крючки.

Схема вязки арматуры

Причем винтовые варианты помогают ускорить процесс армирования . В то же самое время, по причине конструкционных особенностей, после затягивания они могут оставлять достаточно длинные свободные концы  используемой проволоки. Поэтому они имеют свойство  выступать  из бетона  и начинают довольно быстро ржаветь.

Какие виды узлов считают самыми простыми и удобными?  Так называемые «две петли» или «петля».  Петля применяется с целью соединения арматуры внахлест, две петли  —  в случае стыковых соединений.  На практике зачастую происходит использование петли не только в случае нахлесточных соединений, но и в случае угловых.

Не следует забывать, что завершающим этапом монтажа требуемого арматурного каркаса должно стать устранение бобышек, на которых происходила установка рабочей арматуры нижнего пояса.  После этого этапа каркас оказывается подвешенным на проволоке, которая обвивает верхние перемычки опалубки. После этих операций можно приступать непосредственно к заливке бетона.

Понятно, что армирование ростверка свайного фундамента представляет собой довольно  сложный многогранный процесс, который требует продуманного и грамотного подхода. Надеемся, что хитрости и  советы в данной статье помогут Вам выполнить все работы четко и легко.

Армирование ростверка свайного фундамента: расчет

Ни один современный дом сейчас нельзя представить без фундамента. Именно фундамент собирает на себя все нагрузки от несущих конструкций, и передает их на грунты. Существуют разные типы фундаментов.

Монтаж опалубки для ленточного ростверка

В некоторых случаях уместно создавать ленточные монолитные фундаменты, в других же используют цельные монолитные конструкции. Мы же сейчас поговорим об особенностях свайного фундамента, а также ростверка на сваях и таком важном процессе, как армирование всех несущих конструкций фундамента.

Особенности и конструкция свайного фундамента

Свайный фундамент является одной из разновидностей несущих поддерживающих конструкций, на которые монтируют затем все остальное строение.

Так же, как и другие фундаменты, этот его тип проектируют и строят, используя СНИП и другую нормативную документацию. Однако чертеж, расчет и тип конкретных элементов буронабивного фундамента с ростверком будет немного отличаться от ленточного или цельного, так как и задачи у него немного другие.

В отличие от ленточных несущих конструкций, у свайных оснований несущими элементами и основными передатчиками напряжений являются непосредственно сваи.

Они отлично подходят для использования, когда необходимо монтировать дом на слабых грунтах. В таких случаях крупная подошва ленточных моделей фундаментных оснований слишком дорога, а вот создание точечных свай считается более уместным.

При конструировании такой конструкции используются сваи буронабивной, забивной и нескольких других технологий изготовления. Их расчет и нормирование регулирует подходящий СНИП.

Полная последовательность действий по созданию ленточного ростверкового фундамента

Без учета нормативной документации создавать такие важные элементы будущего строения запрещено, так как это может привести к довольно неприятным последствиям. Причем не имеет значения, какой тип конструкции вам предстоит строить, в любом случае СНИП будет приоритетным документом.

Помимо свайного основания из нескольких десятков элементов ни одна конструкция свайного фундамента не обойдется без ростверка. Стоит понимать, что тип свайного фундамента предусматривает установку непосредственно свай на расстоянии примерно 2-4 метров друг от друга.

Читайте также: как происходит погружение металлических и железобетонных свай-оболочек?

Конкретное расстояние регулирует чертеж, СНИП, тип фундамента и еще несколько параметров. Но в любом случае оно будет достаточно внушительным.

Чтобы собрать всю эту конструкцию воедино и пользуются созданием ростверкового обвязывающего пояса или плиты. Причем не имеет значения, применяется ростверк для обвязки буронабивных или забивных свай. В любом случае его наличие просто необходимо.

Сам ростверк являет собой последовательную и довольно внушительную часть свайного фундамента, он может состоять из большого количества балок или монолитной плиты.

Именно на конструкцию ростверка ложится вся основная нагрузка от несущих конструкций дома, а он уже, в свою очередь, передает ее на сваи, которые давят на грунт и распределяют нагрузку по почве.

Для свайного фундамента характерно использование разных типов свай (буронабивных, забивных) и разных материалов. В данном случае мы рассматриваем только железобетонные сваи, как самые прочные, надежные и нуждающиеся в армировании.

Читайте также: технология армирования фундаментной плиты.

Армирование свай и непосредственно всего свайного фундамента – это совершенно необходимый процесс. Без армирования бетон хоть и выполняет свои функции, но не так хорошо.

Дело в том, что бетон сам по себе является довольно прочным материалом, однако любой СНИП, ГОСТ или результаты официальных исследований говорят о том, что при всей своей прочности он плохо работает на изгиб. А именно нагрузки на изгиб давят на конструкцию ростверкового свайного фундамента.

Заливка буронабивных свай монолитным раствором

Если не армировать все эти конструкции, то есть большой риск их разрушения или основательного повреждения. В таком случае весь дом придется признать аварийным, так как фундаментное основание – это едва ли не самая главная его часть.

Для осуществления качественного армирования используется конкретный расчет. Его же регулирует текущий чертеж конструкции, а также его тип и нормативная документация, что даст вам всю дополнительную информацию (СНИП, ГОСТ, справочники и т.д.).

Читайте также: особенности технологического процесса армирования разных типов фундаментов.

Для армирования используется сварные арматурные каркасы в виде сетки с определенным шагом. Конкретный тип металлической или стеклопластиковой арматуры, ее длина и все остальные параметры определяет расчет конструкции. Тип сечения армирования определяет то, как сварная сетка будет собираться.

к оглавлению ↑

Виды и отличия ростверковых фундаментов

Как мы уже упоминали выше, существует несколько разновидностей фундаментов ростверкового типа, а также конструкций ростверка и свай. Все они имеют довольно серьезное значение не только за счет особенностей своей конструкции, но и за счет того, как арматурная сварная сетка будет применяться для их армирования.

Совершенно очевидно, что ленточный ростверк по своей форме, габаритам и предназначению отличается от цельного. А значит и сварная сетка для армирования у них будет разной.

Фундаменты такого типа начинаются из свай. Сваи могут собирать и монтировать по:

  • Буронабивной технологии;
  • Забивной технологии.

Для буронабивной технологии обустройства характерно создание свай с мощной нижней подушкой. Формируют их по технологии погружения в грунт специальных инструментов и его вытеснения, а затем укладки арматурной сетки и бетонирования всей конструкции.

Арматура, выпущенная из забитых свай

У буронабивных свай есть преимущество за счет наличия подушки, возможности выбирать арматурную сетку по своему желанию и т.д.

Забивные сваи, как правило, уже готовы к применению, так как являются сборными железобетонными элементами. Их нижняя часть имеет заостренное или конусообразное сечение.

Выбор конкретной марки бетона и сечения таких элементов регулирует СНИП. Забивные конструкции, как можно понять из названия, устанавливают в грунт путем забивки специальными вибропрессами или другим подобным оборудованием.

Для ростверка тоже характерно применение нескольких популярных разновидностей. От их типа зависит весь чертеж конструкции. Ростверк по типу сечения делят на:

  • Ленточный;
  • Цельный.

Ленточный ростверк во многом повторяет все принципы, что применяются при устройстве ленточного фундамента. Он обвязывает непосредственно сваи, не распространяясь на остальную площадь дома.

Впрочем, этого и не требуется. Ленточный ростверк монтируется под несущие стены дома. Обходится он дешевле, чем цельный, а по своей эффективности и надежности редко ему уступает. Сечение ленточного ростверка напоминает укрупненную балку, а значит и чертеж его армирования по сути ничем от аналогичного у балок не отличается.

Читайте также: как делается ручная вязка арматуры для фундамента?

Для цельного ростверка характерно покрывать всю площадь дома. Такое решение используется реже, так как на создание цельной подушки приходится тратить намного больше времени и ресурсов. Не говоря уже о том, что далеко не всегда такие трудозатраты считаются оправданными.

Арматурная сетка цельного ростверкового фундамента

Чертеж и вся сварная сетка в таком случае будет практически идентичной сетке, что используется для армирования плит перекрытий, особенно тех, что являются монолитными и размещаются на колоннах.

к оглавлению ↑

Расчет армирования сетки ростверка

Теперь перейдем к самому важному моменту – расчету арматурной сетки (каркаса). Сварная сетка для ростверка будет отличаться в первую очередь в зависимости от его типа.

Читайте также: вязка арматурных прутьев с помощью крючка: преимущества, особенности технологического процесса.

Использование буронабивных, забивных или других типов свай будет иметь второстепенное значение, так как от свай в данном случае требуется только выпустить наружу связующие арматурные штыри, к которым сетку ростверка и присоединят. Но не более того.

Расчет выполняется по чертежу конкретного типа ростверка. Так, линейный ростверк имеет форму крупной балки. Он обвязывает все сваи, образуя своеобразный пояс. По такой же схеме обвязывают колонны в несущих каркасных строениях.

Нижняя часть сетки будет собираться из более толстой арматуры диаметром от 20 мм. Верхняя же будет иметь сечение 8-15 миллиметров .

Так как основные нагрузки на поверхностный изгиб будут давить на ленту ростверка только в местах контакта со сваями, то серьезное усиление следует делать на участках ленты под сваями.

Причем достаточно всего лишь растянуть арматуру на 1,5-2 метра от центра сваи по ленте в обе стороны. В остальных же местах делать столь мощные конструкции верхней сетки рекомендуется, но вовсе не обязательно.

Сварная сетка-каркас в таком случае рассчитывается довольно легко. В учет берут ширину ленты и ее высоту. Арматуру нижнего уровня укладывают с шагом в 8-10 см. Как правило, на нижнюю сетку одной из лент ростверка уходит не меньше 4 стержней. На верхнюю может уходить от 6 стержней.

Пример обвязки арматурных выводов из отверстия под скважину

Этот расчет касается лент шириной в 25 сантиметров. Если лента намного шире, то и арматуры на нее придется потратить больше. Также верхняя и нижняя сетки обвязываются и крепятся друг к другу упорными хомутами из прочной арматуры. Это тоже следует учитывать.

Таким образом, обсчитав длину и ширину лент ростверка, а также создав чертеж его сетки, можно выполнить полноценный расчет армирования, узнать количество необходимого материала, его стоимость и кучу других полезных моментов.

Для цельного ростверка, так как он являет собой, по сути, укрупненную монолитную плиту перекрытия, сварная сетка уже будет немного другой. Во-первых, она будет покрывать всю площадь дома. Во вторых, он должна быть очень прочной и надежной.

Здесь с шагом в 20-25 см необходимо укладывать арматуру минимальным диаметром от 20-25 мм. Арматуру укладывают крест-накрест, чтобы создать чрезвычайно прочное основание.

А вот верхняя сетка имеет интересные особенности. Далеко не всегда ее следует монтировать по всей площади. Это объясняется тем, что нижняя сетка арматуры гасит практически все нагрузки.

Любая же верхняя сетка должна гасить нагрузки на изгиб, которые приходятся от взаимодействия несущих конструкций и верхних элементов здания. А это значит, что ее нужно устанавливать только возле несущих элементов, что будут размещаться сверху или несущих элементов, что ее подпирают.

В каркасных монолитных домах верхняя арматурная сетка перекрытий покрывает только площадки в 2×2 или 3×3 квадратных метра, с центром в каждой подпирающей колонне. Все остальные места либо снабжаются страховочной сеткой из тонкой арматуры, либо вообще остаются без нее.

Если выполнить расчет габаритов цельного ростверка, а также его полезной площади, можно точно так же узнать всю необходимую вам информацию.

к оглавлению ↑

Технология армирования ростверка

Описать саму технологию армирования довольно легко, так как она, по сути, практически идентична во всех случаях.

Готовый ростверковый фундамент для легкого дома

Этапы работы:

  1. Собираем опалубку, следим за ее прочностью и надежностью.
  2. Собираем нижний каркас арматурной сетки.
  3. Монтируем хомуты, поддерживающие стойки и другие элементы.
  4. Собираем верхний арматурный каркас в нужных местах.
  5. Обвязываем и закрепляем все части армирования проволокой и дополнительными хомутами.
  6. Заливаем конструкцию бетоном, следим за тем, чтобы бетон заполнял опалубку без образования пустот, идеальным будет применение вибропресса.
  7. Ждем в течение недели, пока бетон окончательно не схватится.

Стоит заметить, что железобетонная конструкция набирает свою прочность в течение 27 дней. Ходить по ней, однако, можно будет уже через 4-8 дней, но возведение последующих несущих конструкций рекомендуется отложить на месяц.

к оглавлению ↑

Особенности и нюансы армирования ростверка (видео)

 

Армирование ростверка. Что такое ростверк и технология его армирования.

Строительство любого сооружения начинается с основы – его фундамента. Ошибки в начале недопустимы, а поэтому, тип, конструкция, состав и технология монтажа  должны рассчитываться с предельной точностью. Свайные фундаменты проявляют прекрасную устойчивость и долговечность в самых разных эксплуатационных условиях, а с ростверком эта конструкция получает на 100%  эффективную базу для жилых, коммерческих, архитектурных и промышленных построек.

Армирование ростверка – важнейшая часть создания такой железобетонной конструкции. Этому процессу нужно уделять особое внимание, используя правильную технологию и арматуру для фундамента. В статье мы расскажем что это? как его делать? и на что нужно обратить внимание?

Что такое ростверк и какая его роль в фундаменте?

Существует три основных типа фундамента: ленточный, свайный и плиточный. На практике применяется еще несколько разновидностей и модификаций этих технологий и ростверк одна из них. Эта монолитная железобетонная конструкция похожа на ленточный фундамент, но устанавливается  поверх сваи (набивной или буронабивной). Важным технологическим моментом является армирование сваи, которое должно выходить за точку опоры с ростверкос на 30-40 см (для максимальной привязки).

Другими словами, ростверк – это ленточный фундамент, опирающийся на сваи. Поверх ростверка возводятся сразу стены с применением утеплителей и усадочных материалов. Ключевым моментом установки ростверка является армирование, от которого будет зависеть успех всей компании.

Дело в том, что на фундамент воздействуют силы (давление стен сверху, пучение и подмыв снизу), которые зачастую направлены в разные стороны. Каждому школьнику известно, что бетон работает на сжатие, а прогибы и деформации для него разрушительные. Поэтому правильная арматура для фундамента и технологически верная обвязка дают возможность ростверку воспринимать нагрузки с разных сторон.

Как правильно армировать ростверк

Чтобы армирование ростверка было не просто для галочки, а строго выполняло свою функцию, необходимо понимать следующее. По всей линии свайно-ленточного фундамента на него действуют силы в двух направления:

  • Снизу вверх. Участки, опирающиеся на сваи.
  • Сверху вниз (прогиб). Стена весом давит на ростверк, создавая усилия на прогиб.

Очевидно, что армирование ростверка при таких раскладах выполняется двумя методами:

  1. В местах пролета нижний пояс армирования должен быть усиленным, так как нижняя часть будет воспринимать всю нагрузку. Для этого используется арматура А3 (рельефная горячекатаная) диаметром от 13 до 16 мм.
  2. В местах опор на сваю усиленным делается верхний пояс, чтобы выдерживать давление, направленное снизу.

Каркас изготавливается из продольно и поперечно направленных прутьев. Вертикальные скобы, хомуты и поперечные участки можно вязать из арматуры диаметром 6-8 мм, даже с гладким сечением (все зависит от конструктивных особенностей здания).

Выдержки из требований по СНИП

При укладке арматуры для ростверка необходимо придерживать  следующих требований:

  • Прутья одного ряда должны находиться на расстоянии друг от друга не меньше чем 3 см.
  • Расстояние между двумя продольными направлениями должно быть не больше 40 см. Допускается брать расстояние в 2 толщины стены над ним (максимум).
  • Если диаметр сваи больше 15 см, то в нижнем продольном ряду используется минимум 2 прута армирования.
  • Нельзя делать в ростверке закладные отверстия, больше ширина сваи (балки) на 1/3.

Технология армирования ростверка

Вязка арматуры каркаса необходима для создания правильной геометрии конструкции и для временного закрепления в пространстве. Существует 3 основных метода:

  1. Муфтовое. Самый надежный и 100% метод для создания неразрывного кольца в свайно-ленточном фундаменте. Муфта стоит больших денег, а поэтому у застройщиков, а тем более, в небольшом домашнем домостроении они не востребованы.
  2. Сварка. Сварка обеспечивает быстрый результат, но не всегда подходит под условия бетонирования (повышает коррозию, нагревает прут). По правилам варить каркас армирования можно только из прутьев диаметром больше 25 см. Такие массивные фундаменты применяются крайне редко, а поэтому метод неактуален.
  3. Скрутка. Чаще всего в частном домостроении и профессиональные застройщики используют проволочные скрутки. Это самый простой и эффективный метод, позволяющий вязать армировку в каркас с правильной геометрией и хорошей устойчивостью.

На практике применяют несколько способов ручной вязки, но самый проверенный и продуктивный – это использование специальных вязальных крючков. Существуют также автоматические инструменты, типа вязальный пистолет или жало с шуруповертом, но в реальных условиях такой подход не дает выгоды.

Подведем итоги

Свайно-ленточный фундамент эффективен практически для всех случаев, но лишь при создании правильного ростверка. Чтобы обеспечить жесткость и в то же время гибкость такой железобетонной конструкции, вам необходимо создать качественный каркас с рабочей арматурой для фундамента.

Используйте наши рекомендации, а также техническую литературу и строительные СНИП для расчетов армирования. Только так фундамент на 100% будет выполнять своей функциональное предназначение.

Статья на Яндекс Дзен


Комментарии

Армирование ростверка свайного фундамента. Способы и правила

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.

Содержание статьи

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


Армирование ростверка свайного фундамента: разновидности и конструкция

Строительство дома начинается не с выбора цвета кирпича, а с выбора типа основания для здания. Чтобы правильно выбрать фундамент, необходимо внимательно изучить особенности местности, поведение грунтовых вод, глубину залегания обледенения. На выбор основания также влияет тип дома, материалы, из которых он будет возводиться, этажность. Если земельный участок под строительство находится на заболоченной территории, рекомендуется остановить выбор на свайном типе фундамента. Он предотвратит разрушение здания. Для придания основанию прочности и долговечности применяется армирование ростверка свайного фундамента.

Ростверк

Для начала надо разобраться, что же такое ростверк, и почему он так необходим при строительстве. Он является верхней частью основания здания. Чтобы нагрузка от здания была равномерно распределена по сваям фундамента и применяется данная конструкция. Также он соединяет все сваи фундамента в одно целое.

Различают 3 вида:

  • Свайный
  • Плитный
  • Ленточный

Многие потребители задаются вопросом, для чего нужно армирование ростверка. Оно придает устройству прочность, долговечность, увеличивает его основные характеристики. Перед проведением армирования рекомендуется произвести точный расчет, составить план работы и только потом уже приступать к строительству.

Ленточный вид армирования

Арматурная сетка в данном случае закладывается в 2 ряда. Обязательно в средней части использовать слой с высоким уровнем защиты.

Арматурная сетка производится с расстоянием между прутьями в 15-20 см. Элементы сетки надо связывать между собой металлической проволокой и скреплять их специальным крюком. Не стоит скреплять ячейки сетки методом сваривания. Это уменьшит ее прочность.

На месте работы необходимо соорудить опалубку. Ее щиты должны быть хорошо укреплены со всех сторон.

Рекомендуется следить за состоянием сетки. Недопустимо провисание ячеек. Перед началом заливки бетона, необходимо свериться с проектной документацией и проверить правильность расположения арматуры. На конструкцию стоит привязывать оголовки, расположенные рядом друг с другом.

Армирование ленточного ростверка для свайного основания занимает не так много времени и не требует специальных навыков. Его вполне можно выполнить самостоятельно.

Плитный ростверк

Для укрепления фундамента и придания ему прочности применяется армированный ростверк. Для того чтобы самостоятельно произвести установку конструкции плитного типа, необходимо выполнить следующие действия:

  1. Подготовка арматурной сетки. Для работы необходимо приобрести специальные прутья с диаметром в 1 см. Арматура применяется для того, чтобы привязать друг к другу фундаментные сваи. Оптимальное расстояние – полметра. Из горизонтальных и вертикальных прутьев формируется сетка. Она скрепляется при помощи специального крюка металлической проволокой. 
  2. Арматура накладывается в 2 слоя, между которыми рекомендуется проложить слой защитного средства.
  3. Т.к. свайный фундамент неоднороден, при монтаже арматурной сетки надо выдерживать дистанцию. Она формируется путем связывания частей арматуры. Рекомендуется следить за прочностью и надежностью конструкции.
  4. Далее выступающие вертикальные части арматуры следует привязать к сваям основания. Для проведения этой процедуры рекомендуется использовать металлическую проволоку.

Монолитный ростверк необходимо привязать к сваям в верхних и нижних частях.

Материалы для ростверка

Основной материал для свай – железобетон. Конструкция устройства составляет связанные между собой древесину и металл, также может быть изготовлен из железобетона или металла.

Если сваи изготавливаются из древесины, то рекомендуется выполнять конструкцию из деревянных брусов. Стальное основание требует применения конструкции из балок. Однако специалисты рекомендуют в качестве строительного материала именно железобетон. Т.к. только он способен выдерживать длительные нагрузки, и не подвержен разрушениям.

Положительные стороны

Для укрепления и улучшения положительных качеств основания применяется армирование ростверка фундамента. Оно позволяет укрепить конструкцию и придать ей максимальную мощность.

Основные положительные характеристики: 

  • Низкий уровень потери тепла в строении
  • Простота выполнения работ
  • Низкая стоимость стройматериалов
  • Низкий уровень расходов арматурной сетки и раствора бетона
  • Позволяет защитить строение от колебаний и вибраций земной поверхности

Устройство основания

Чтобы выбрать оптимальный тип фундамента, надо тщательно изучить основные характеристики каждого из них.

На земельных участках со сложной и непрочной поверхностью почв рекомендуется использовать свайное основание. Оно служит передатчиком нагрузки тяжести и давления здания от свай к земной поверхности.

Сваи фундамента обеспечивают сжатие оказываемого давления и существенно снижают его.

Для улучшения основных характеристик фундамента применяется ростверк – усиление верхней части основания. Также можно использовать устройство и в нижней части, увеличивая тем самым силу нагрузки.

Оптимальный вариант стройматериала – железобетон. Армирование ростверка на сваях позволяет улучшить его характеристики и значительно увеличить его выносливость и долговечность.

Конструкция фундамента

Отдавая предпочтение при строительстве основанию в виде свай, следует знать его основной состав.

Основной элемент – сваи. Они представляют собой столб, закопанный в землю. Материал для ее изготовления должен быть устойчивым, твердым, прочным и надежным. Можно производить сваи из раствора бетона, однако наиболее прочными и долговечными считаются конструкции, состоящие из железобетонного материала.

Сваи могут быть:

Конструкция закапывается в специально подготовленную скважину. Для усиления прочности свае придают заостренную форму на основании. Это препятствует поднятию конструкции из грунта.

В заготовленную скважину, ограниченную опалубкой, заливается слой бетона и закладывается арматурная сетка. Нижняя часть должна быть значительно шире. Залитое бетоном основание придает усиленную прочность конструкции и не позволяет извлечь ее из грунта.

Для укрепления и усиления основных качеств фундамента следует использовать данное устройство.

Виды ростверка в зависимости от расположения:

  • Верхний
  • Нижний

Нижний вид изготавливается из железобетона. В подготовленную скважину устанавливается железобетонная свая. Она ограничивается опалубкой. Затем следует забетонировать слой ростверка.

Верхний тип изготавливается из монолитных плит. Если материал для конструкции имеет металлическую основу, то его скрепление следует проводить через сварочный процесс.

Деревянная конструкция монтируется из нескольких брусов. Прикрепляется к сваям фундамента при помощи металлических штырей.

Основной вид грунта

Свайный фундамент рекомендуется устанавливать при следующих типах земной поверхности:

  • Песок
  • Глинистая почва
  • Болотистая местность
  • Почва, подверженная частым передвижениям
  • Солончак
  • Торф
  • Илистая почва

Особенности

Перед тем, как произвести армирование ростверка свайного фундамента, следует изучить основные особенности работы.

  • Необходимо произвести правильный выбор сечения конструкции. Оно обязательно должно быть поперечным.
  • Под конструкцией необходимо монтировать воздушную полость. Ее высота должна составлять 10-15 см.
  • Правильный выбор размера сечения. Для этого следует изучить планировку здания. Следует учесть толщину будущих стен, высоту дома, количество этажей.
  • При строительстве основания следует учитывать земную поверхность и ее уклон. В зависимости от этого рассчитывается высота свай основания.
  • При неровных земельных участках следует строить конструкцию ростверка в виде ступеней. Нижнюю конструкцию следует закопать в грунт на 15-20 см. При высокой толщине опор должна быть и высокая конструкция ступеней.
  • Для предотвращения растрескивания конструкции рекомендуется использовать дополнительные стержни в основании ростверка.

На земельных участках со сложным типом почвы рекомендуется устанавливать свайный фундамент. Придать ему прочность и укрепить можно при помощи армированного ростверка. Для улучшения характеристик его следует располагать как в верхней, так и в нижней части основания.

Армирование ростверка свайного фундамента снип

В качестве надежного основания для возведения зданий используется фундамент свайного типа. Основание на опорных элементах необходимо при осуществлении строительства объектов на проблемных почвах. Свайная основа – оптимальное решение во многих ситуациях, в том числе, если строение возводится на вечной мерзлоте или слабой почве с близко находящимися водоносными слоями, а также при наличии значительных перепадов высот на строительной площадке. Армирование ростверка свайного фундамента позволяет обеспечить прочность основания, сформировать надежную базу для возводимого здания.

Ростверк – ответственная, горизонтально расположенная часть силового каркаса, соединяющая в единый контур опорные колонны. Он обеспечивает вертикальность столбов, предотвращает их перемещение. Обеспечение прочностных характеристик опорной конструкции достигается путем укрепления стальной арматурой. Для усиления опорного контура необходим чертеж, требуется выполнение расчётов предполагаемых усилий, воздействующих на основание при эксплуатации строения.

Свайный фундамент — универсальное основание для строительства кирпичных , деревянных, газобетонных и пенобетонных малоэтажных домов

Рассмотрим, как производится укрепление ростверкового фундамента. Остановимся на особенностях главных этапов работ, профессиональное выполнение которых обеспечит надежность возводимой основы.

Что такое ростверк?

Для тех, кто не владеет строительной терминологией, сообщаем, что ростверк – это ответственная часть свайного фундамента, соединяющая оголовки свай в единый силовой контур.

Существуют различные виды ростверков, применяемых в свайных основаниях:

  • ленточного типа, представляющего монолитную бетонную ленту. Она располагается по периметру опор, последовательно расположенных под несущими нагрузку капитальными стенами,
  • плитной конструкции, в виде монолитной плиты, размеры которой соответствуют контуру основания строения и охватывают все опоры.

Ростверк представляет собой ленточную конструкцию , соединяющую отдельно стоящие сваи между собой

В зависимости от особенностей ростверкового фундамента, он может изготавливаться в следующих исполнениях:

  • Цельном варианте. Изготовление осуществляется путем заливки в предварительно подготовленную опалубку бетонного раствора. Формирование монолитной базы происходит после твердения бетонной смеси.
  • Составном виде. Основа представляет сборную поверхность из произведенных промышленным путём железобетонных изделий, соединённых при установке с опорными колоннами, а также между собой.

Независимо от особенностей конструкции, ростверк формирует опорную поверхность, предназначенную для возведения стен постройки. Обвязка находящихся в земле колон обеспечивает высокую жесткость пространственной системы и стойкость к воздействию действующих усилий.

Армирование свайно ростверкового основания, позволяет укрепить монолитную основу стальными прутками, способствующими целостности конструкции и повышающими долговечность.

Конструктивные особенности

Для формирования расположенного на сваях ленточного фундамента изготавливают ростверки на различной высоте по отношению к нулевой отметке. В зависимости от расположения контура относительно уровня грунта различают следующие виды:

  • высокий, нижняя отметка которого превышает уровень грунта на 10 см и более. Сооружается для легких построек, расположенных на любых видах почвы. На проблемных почвах его устройство особенно актуально. Конструкция нуждается в серьезном укреплении арматурой, что связано с наличием полостей, имеющихся под бетонным монолитом, находящимся над поверхностью грунта,

Именно в случае монтажа монолитного свайного ростверка, который используется при обустройстве домов из тяжелых материалов, необходимо выполнить армирование обвязки

  • наземный вариант, выполненный на гравийно-песчаной подсыпке без заглубления в почву. Его особенность – отсутствие свободного пространства между бетонным монолитом и грунтом. Установка осуществляется на не проблемных грунтах. При подверженности почвы морозному пучению возможно образование трещин и отрыв затвердевшего бетонного массива от опорных колонн,
  • мелкозаглубленный тип, сформированный путем заглубления нижней части в почву на предварительно подготовленную песчано-гравийную подсыпку. Конструкция такой основы напоминает устройство ленточного фундамента, основание которого опирается на сваи. Формирование заглубленной основы связано со значительными затратами и применяется для возведения массивных построек, расположенных на почвах, характеризующихся низкой несущей способностью.

Основания свайного типа формируют, главным образом, для легких строений. Именно поэтому достаточно распространено устройство ростверкового фундамента, основа которого представляют висячую ленту из бетона, усиленного стальной арматурой. При высоте основы до 40 см, ее ширина зависит от вида, размеров материала, применяемого для возведения стен, и составляет 30-40 см.

О целесообразности армирования

Потребность усилить основание здания стальной арматурой связана с особенностями бетона. Материал обладает повышенной стойкостью к воздействию сжимающих усилий, однако восприимчив к воздействию изгибающих моментов и растяжения, вызывающих нарушение целостности и деформацию основания.

Отметим, что армированию подлежат фундаменты, в которых используются сваи двух видов — забивные и буронабивные

Армирование свайно ростверковой конструкции позволяет предотвратить вероятность разрушения, повысить устойчивость, ресурс эксплуатации возводимого здания. Расположенный внутри бетонного массива арматурный каркас воспринимает растягивающие нагрузки и изгибающие усилия, обеспечивая устойчивость возводимой основы.

Независимо от конструкции применяемых свай, расположенных внутри грунта, опорные колонны, также, усиливают арматурой. Расположенные в сваях стальные стержни связываются в общую конструкцию с арматурным каркасом опорной поверхности.

Армирование ростверка свайного фундамента позволяет:

  • Предотвратить разрушение монолитного массива в результате реакции почвы.
  • Значительно увеличить прочность базы, воспринимающей нагрузку от массы строения.
  • Не допустить усадку строения, вызванную низкими прочностными характеристиками основы.

Усиление ростверкового фундамента позволяет избежать негативных явлений.

Специфика армирования

Армирование ростверка свайного фундамента осуществляется предварительно изготовленным объемным каркасом, состоящим из двух ярусов стержней, объединенных в единую конструкцию с помощью стальных перемычек.

Армирование ленточного ростверка выполняется посредством пространственного армокаркаса, состоящего из двух продольных поясов арматуры

Армирование ростверка свайного фундамента

Как правильно армировать ростверк свайного фундамента?

Несмотря на то, что свайно-ростверковые фундаменты пользуются популярностью среди застройщиков, это довольно специфическая конструкция. Расчет такого основания сделать самостоятельно сложно, для этого необходимо подключать специалистов, которые имеют опыт работы в сфере, могут подготовить грамотный чертеж основания с четкими данными о типе ростверка, размерах и материале свай, а также расстояниях между конструктивными элементами.

Существует несколько популярных видов фундамента с ростверком: ленточный, плитный и свайный. Все они отличаются между собой конструкцией, несущими характеристиками и прочностью, используются на различных типах грунтов, а поэтому и схема их монтажа разнится. Но единственный общий момент, который обеспечивает максимально возможную несущую нагрузку на основание такого типа – правильное армирование.

Оно должно обязательно быть указано в чертеже, где также должен быть произведен расчет арматуры, ее длины и толщины, способа соединения прутьев. Соответственно, весь процесс армирования нужно выполнять строго по чертежу, соблюдать все расчеты, чтобы потом фундамент не разрушился из-за несоблюдения технологии.

Схема армирования свайного ростверка.

Армирование плитного и монолитного ростверка

Если нужно выполнить армирование монолитного ростверка, тогда укладка горизонтальных поясов делается в два отдельных ряда при расстоянии в 20-30 см. Между поясами нужно предусмотреть продольные линии связи с проволоки или арматуры, места соединения скрепить болтовыми зажимами.

Сварку использовать не рекомендуется из-за возможной деформации стали.

При расчете арматуры берется во внимание количество горизонтальных поясов, а также наличие вертикальных соединительных групп. Как правило, вертикали устанавливают с шагом в 20 см, но это правило иногда обходят за счет использования более мощной проволоки.

В схеме армирования монолитного ростверка всегда предусматриваются пояса. Каркас делается пространственным, т.е. используются вертикальные пучки нарезанной арматуры. Длину подбирают такую, чтобы прутья не выступали за пределы ростверка.

Как правило, вертикальные стержни соединяются с горизонтальным поясом гибкой проволокой. Армирование ростверка будет завершено, когда будут уложены и соединены между собой все стержни и тщательно защищен нижний слой. Затем можно начинать заливку ростверка бетонным раствором.

Армирование ленточного ростверка

Схема армирования ленточного ростверка практически ничем не отличается от монолитного. Первое отличие – монолитный имеет единую армированную плиту под периметром здания. А ленточный сооружается по периметру только несущих стен и там армируется. Соответственно, при расчете армирования ленточного фундамента учитывается меньшее количество арматуры, а также используемого бетонного раствора.

Второе отличие – способ установки опалубки, т.к. это двухсторонняя защитная плоскость, которая существенно ограничивает возможности доступа к арматуре.

Армирование выполняется только способом соединения вязальной проволокой – сварка недопустима.

При разработке чертежа армирования ленточного ростверка, прорабатывается отсутствие мест провисаний прутьев, а также вертикальные армирующие пучки. Во время заливки бетоном все прутья должны стоять именно в тех местах, где это указано на схеме. Любые смещения недопустимы, а поэтому соединение должно быть жестким.

Третье различие между ленточным и монолитным ростверком — способ армирования. В монолитной конструкции соединяются все оголовки, а в ленточной – только соседние конструкции, а поэтому расчет ленточного основания выходит дешевле.

Особенности выполнения работ

Ключевая проблема, какая возникает при расчете и строительстве фундамента, – неправильный выбор сечения самого ростверка. Нужно всегда учитывать наличие воздушной подушки под плоскостью ростверка.

Также некоторые проектировщики, особенно без опыта, могут в схеме совместить элементы плитной и ленточной конструкции. Если зимой возникнет вспучивание почвы, тогда лента фундамента поднимется, а плиты – нет. В результате случится разрыв свай и быстрое разрушение основания.

Если нужно сделать расчет поперечного сечения ростверка и размера свай, тогда нужно сначала разработать проект дома со спецификациями несущих стен и перекрытий. За счет этих данных проводится расчет допустимых нагрузок на будущее основание, подбирается тип заводский свайных элементов и уже затем подбирается толщина плиты ростверка.

Если выбор остановлен на ленточном типе основания, тогда толщина ростверка соответствует толщине несущих стен или может быть немного больше за счет утепления и декоративного оформления. Если такое основание строится на площадке с уклоном, тогда сразу подбираются сваи различной длины.

В некоторых случаях уклон площадки слишком большой. В таких случаях использовать сваи очень большой длины не рекомендуется, ведь возможно возникновение горизонтальных разрывов даже посередине сваи. В таких случаях строят ступенчатый фундамент, где предусмотрено углубление опорных стержней на глубину до 25 см, а опора вводится на 5-7 см.

При выборе ступеней также определяются сразу с толщиной кладки стены, а также места расположения опор. Тут нужно помнить, что края ступеней не должны опираться на опоры. Поэтому сваи устанавливаются полностью в свободном порядке. Арматура устанавливается на одной плоскости со зданием, расположение ее должно быть в самих ступенях, соединение – гибкое, без сварки.

Армирование плитного фундамента

При расчете необходимого количества арматуры, нужно воспользоваться типом и формой будущего основания. Эти характеристики железобетонной основы можно получить, определившись с будущей нагрузкой на фундамент и несущими характеристиками почвы. Часто используются ребристые прутья в горизонтальных и вертикальных поясах, т.е. арматура класса А3 с толщиной 10 мм.

При обустройстве армирующих поясов можно использовать прутья и большей толщины. Ведь чем они толще, тем фундамент получится прочнее. Также проектировщик при расчете должен учесть особенности почвы, тип будущего здания, его этажность и площадь. Если грунт плотный, то степень деформации основания будет меньше. Если же почва рыхлая, тогда в сваях и в ростверке нужно применять арматуру с диаметром 14-66 мм и более.

Шаг сетки для всех типов армирования составляет 20 см.

Армирование ростверка фундамента

Строительство любого сооружения начинается с основы – его фундамента. Ошибки в начале недопустимы, а поэтому, тип, конструкция, состав и технология монтажа должны рассчитываться с предельной точностью. Свайные фундаменты проявляют прекрасную устойчивость и долговечность в самых разных эксплуатационных условиях, а с ростверком эта конструкция получает на 100% эффективную базу для жилых, коммерческих, архитектурных и промышленных построек.

Армирование ростверка – важнейшая часть создания такой железобетонной конструкции. Этому процессу нужно уделять особое внимание, используя правильную технологию и арматуру для фундамента. В статье мы расскажем что это? как его делать? и на что нужно обратить внимание?

Что такое ростверк и какая его роль в фундаменте?

Существует три основных типа фундамента: ленточный, свайный и плиточный. На практике применяется еще несколько разновидностей и модификаций этих технологий и ростверк одна из них. Эта монолитная железобетонная конструкция похожа на ленточный фундамент, но устанавливается поверх сваи (набивной или буронабивной). Важным технологическим моментом является армирование сваи, которое должно выходить за точку опоры с ростверкос на 30-40 см (для максимальной привязки).

Другими словами, ростверк – это ленточный фундамент, опирающийся на сваи. Поверх ростверка возводятся сразу стены с применением утеплителей и усадочных материалов. Ключевым моментом установки ростверка является армирование, от которого будет зависеть успех всей компании.

Дело в том, что на фундамент воздействуют силы (давление стен сверху, пучение и подмыв снизу), которые зачастую направлены в разные стороны. Каждому школьнику известно, что бетон работает на сжатие, а прогибы и деформации для него разрушительные. Поэтому правильная арматура для фундамента и технологически верная обвязка дают возможность ростверку воспринимать нагрузки с разных сторон.

Как правильно армировать ростверк

Чтобы армирование ростверка было не просто для галочки, а строго выполняло свою функцию, необходимо понимать следующее. По всей линии свайно-ленточного фундамента на него действуют силы в двух направления:

  • Снизу вверх. Участки, опирающиеся на сваи.
  • Сверху вниз (прогиб). Стена весом давит на ростверк, создавая усилия на прогиб.

Очевидно, что армирование ростверка при таких раскладах выполняется двумя методами:

  1. В местах пролета нижний пояс армирования должен быть усиленным, так как нижняя часть будет воспринимать всю нагрузку. Для этого используется арматура А3 (рельефная горячекатаная) диаметром от 13 до 16 мм.
  2. В местах опор на сваю усиленным делается верхний пояс, чтобы выдерживать давление, направленное снизу.

Каркас изготавливается из продольно и поперечно направленных прутьев. Вертикальные скобы, хомуты и поперечные участки можно вязать из арматуры диаметром 6-8 мм, даже с гладким сечением (все зависит от конструктивных особенностей здания).

Выдержки из требований по СНИП

При укладке арматуры для ростверка необходимо придерживать следующих требований:

  • Прутья одного ряда должны находиться на расстоянии друг от друга не меньше чем 3 см.
  • Расстояние между двумя продольными направлениями должно быть не больше 40 см. Допускается брать расстояние в 2 толщины стены над ним (максимум).
  • Если диаметр сваи больше 15 см, то в нижнем продольном ряду используется минимум 2 прута армирования.
  • Нельзя делать в ростверке закладные отверстия, больше ширина сваи (балки) на 1/3.

Технология армирования ростверка

Вязка арматуры каркаса необходима для создания правильной геометрии конструкции и для временного закрепления в пространстве. Существует 3 основных метода:

  1. Муфтовое. Самый надежный и 100% метод для создания неразрывного кольца в свайно-ленточном фундаменте. Муфта стоит больших денег, а поэтому у застройщиков, а тем более, в небольшом домашнем домостроении они не востребованы.
  2. Сварка. Сварка обеспечивает быстрый результат, но не всегда подходит под условия бетонирования (повышает коррозию, нагревает прут). По правилам варить каркас армирования можно только из прутьев диаметром больше 25 см. Такие массивные фундаменты применяются крайне редко, а поэтому метод неактуален.
  3. Скрутка. Чаще всего в частном домостроении и профессиональные застройщики используют проволочные скрутки. Это самый простой и эффективный метод, позволяющий вязать армировку в каркас с правильной геометрией и хорошей устойчивостью.

На практике применяют несколько способов ручной вязки, но самый проверенный и продуктивный – это использование специальных вязальных крючков. Существуют также автоматические инструменты, типа вязальный пистолет или жало с шуруповертом, но в реальных условиях такой подход не дает выгоды.

Подведем итоги

Свайно-ленточный фундамент эффективен практически для всех случаев, но лишь при создании правильного ростверка. Чтобы обеспечить жесткость и в то же время гибкость такой железобетонной конструкции, вам необходимо создать качественный каркас с рабочей арматурой для фундамента.

Используйте наши рекомендации, а также техническую литературу и строительные СНИП для расчетов армирования. Только так фундамент на 100% будет выполнять своей функциональное предназначение.

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

Диалоговое окно свойств сваи

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

Concrete Designer — функция шаблона армирования

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

Вкладка Армирование позволяет добавлять и определять несколько 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.

Concrete Designer — функция обсадной колонны/сердечника

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

Конструктор бетона — добавление двутавровой балки

Если свая будет 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

Установка продольной арматуры в сваях: пример решения

Сборные сваи

рассчитаны на то, чтобы выдерживать напряжения, возникающие при их установке, и нагрузку от их срока службы.Буронабивные сваи, с другой стороны, обычно предназначены для того, чтобы выдерживать нагрузки, которым они подвергаются, поддерживая надстройку и другие ожидаемые воздействия. Это могут быть силы землетрясения, другие боковые нагрузки или подъемные силы. Кроме того, сваи всех типов могут подвергаться изгибающим напряжениям, вызванным внецентренной нагрузкой либо в результате расчетного режима нагрузки, либо в результате отклонения головок свай от их предполагаемых положений. Этот пост посвящен изучению способов обеспечения продольного армирования буронабивных свай и минимально допустимого армирования.


Потеря устойчивости свай, заглубленных в твердый грунт, не может произойти, если они не нагружены сверх их грузоподъемности, поэтому нет необходимости проектировать такие сваи как тонкие колонны. Однако, когда сваи выступают над уровнем земли, необходимо учитывать такое поведение. Кроме того, когда свая проходит через очень слабый слой глины с низкой поперечной жесткостью и опирается на твердый слой, тогда возникает проблема коробления. Если прочность недренированного грунта на сдвиг с u меньше 10 кН/м 2 , то необходимо провести проверку на коробление.

Читайте также….

Конструктивное проектирование оголовков свай с использованием модели распорок и стяжек

Проектирование свай в песке: пример Lekki Pennisula Lagos

Требования к армированию и деталировка буронабивных свай
Раздел 9.8.5 стандарта EN 1992-1-1:2004 касается требований к деталировке буронабивных свай. В пункте 9.8.5(3) сказано, что буронабивные сваи диаметром не более 600 мм должны иметь минимальное продольное армирование A s,bpmin .Рекомендуемая минимальная продольная арматура монолитных буронабивных свай приведена в таблице 9.6N стандарта EN 1992-1-1:2004 и воспроизведена ниже;

Далее в требовании указано, что минимальный диаметр продольных стержней должен быть не менее 16 мм. Сваи должны иметь не менее 6 продольных стержней, а расстояние между стержнями в свету не должно превышать 200 мм, измеренное по периферии сваи.

Однако эти правила отличаются от требований стандарта BS EN 1536:2010 + A1(2015), в котором говорится, что для армированных свай минимальная продольная арматура должна составлять 4 стержня диаметром 12 мм, а расстояние между ними должно быть максимальным, чтобы обеспечить надлежащее расход бетона, но не должен превышать 400 мм.

В соответствии с пунктом 6.9.2.1 BS 8004:2015 расчетное сопротивление сжатию (R c,d ) армированной длины монолитной сваи определяется выражением;

R c,d = f cd A c,d + f yd A s,d

Где;
f cd = расчетная прочность бетона на сжатие = (α cc × f ck )/(k f × γ c )
α cc  = коэффициент с учетом долгосрочного снижения по прочности бетона (примите за 0.85)
f ck  = нормативная прочность бетона на сжатие
k f  = Множитель к частному коэффициенту бетона для бетонных свай монолитных без постоянной обоймы (значение равно 1,1)
γ c  = частный коэффициент для бетона
A c,d = площадь поперечного сечения сваи

f yd  = расчетный предел текучести стали = (f yk  / γ s )
f yk  = характеристический предел текучести стали
γ c  9=0 частный коэффициент для3

A s,d  = Требуемая площадь стали

Звенья, обручи или винтовая арматура должны быть спроектированы в соответствии с EC2, но диаметр стержня должен быть не менее 6 мм или одной четверти максимального диаметра продольных стержней.Максимальное армирование следует принимать равным 4% от площади поперечного сечения.

В соответствии с пунктом 6.9.2.6 BS 8004:2015 в зависимости от величины нагрузки набивная свая может быть армирована по всей длине, по части длины или просто снабжена короткими стыковыми стержнями вверху для вклеивания в шапку ворса. Если ожидается, что бетонная свая будет сопротивляться растягивающим усилиям, арматура должна быть натянута на всю длину.

Пример решения

Свая диаметром 500 мм имеет безопасную рабочую нагрузку 540 кН, а фактическая нагрузка, которой она подвергается, составляет 485 кН.Обеспечьте подходящее армирование сваи, если характеристическая прочность бетона и стали составляет 30 МПа и 500 МПа соответственно.

Раствор

R c,d  = f cd A c,d  + f yd A s,d

A C, D = πD 2 /4 = (π × 500 2 ) / 4 = 196349,54 мм 2
F CD = (0,85 × 30) / (1.1 × 1,5) = 15,45 Н/мм 2

f ярдов  =  (500 / 1.15) = 434,782 Н/мм 2
R c,d  = 540000 Н

540000 = (196349,54 × 15,45) + 434,782 A s,d
Небольшое рассмотрение покажет, что решение для A s,d даст нам отрицательное значение, поэтому предусмотрите минимальное армирование

Начиная с Ac < 0,5 м 2 ;
A S, BPMIN = 0,005 × A C, D = 0,005 × 196349,54 = 982 мм 2
Обеспечить 6H26 мм (A S, POV = 1206 мм 2 )

Строго следуя требованиям к детализации EC 2, расстояние в свету 200 мм не превышено.

Спиральные звенья высотой 20 мм и шагом 300 мм

Читайте также;

Как применить модель нагрузки 1 к автомобильным мостам

Расчет ферм с использованием метода прямой жесткости

Минимум Бетонные покрытия (пункт 7.6.4 BS 8004:2015)
60 мм для свай диаметром > 600 мм
50 мм для свай диаметром ≤ 600 мм

Крышка может быть увеличена до 75 мм при особых обстоятельствах.

Спасибо, что посетили Structville сегодня… Благослови вас Бог

Положение о методе армирования свай и бетонирования

После завершения бурения сваи глубина скважины будет проверена и сопоставлена ​​с глубиной, указанной в ежедневной последовательности забивки свай и данных о сваях.Только после проверки глубины скважины садок можно опускать в скважину. Базовый уровень опорной площадки будет дан для обеспечения правильного позиционирования клетки по отношению к уровню отсечки.

Армирование свай должно соответствовать требованиям спецификации и конструкции сваи. Армирование должно соответствовать заводскому сертификату, утвержденному Консультантом.

Арматурные каркасы будут изготовлены длиной до 18 м с предварительным соединением 6 м + 12 м.Арматура длиной 18 м, закрепленная спиралью, опускается в скважину. Клеть должна быть зафиксирована в положении, когда она достигает 2,0 м над уровнем верха кожуха. Должны быть предусмотрены соответствующие перекладины, чтобы удерживать клетку в подвешенном состоянии. Сегменты арматуры для свай диаметром 1200 мм будут соединены друг с другом с помощью хомутов, закрепленных на концах, расположенных в шахматном порядке на расстоянии не менее 70 см от центра к центру, чтобы получить каркас сваи второго сегмента. Спиральная арматура/кольца закрепляются после соединения двух отрезков арматуры для свай диаметром 1200 мм.Арматура должна быть опущена в правильное положение и на уровень верха клетки и закреплена от перемещения с помощью подвесок и ограничителей. Трубы акустического керна должны быть соединены вручную, чтобы вставить раструб. 4 номера. трубы крепятся к клетке с диаметрально противоположных сторон путем обвязки вязальной проволокой через близкие промежутки (50 см С/С) перед опусканием в скважину. Перед креплением к клетке акустические трубы должны быть закрыты заглушками.

Максимальный вес армирующего каркаса будет прибл.9,0 тонн. Подъемная платформа должна использоваться для подъема стальной клетки без деформации. Стальные клети будут подниматься с помощью основного крана (грузоподъемностью 50 тонн), а вспомогательный кран (сервисный кран грузоподъемностью 35 тонн) будет использоваться для подъема подъемной платформы вместе со стальной клетью. Подъемная платформа должна быть освобождена, как только клетка достигнет 90 0 .

Прочные распорки должны использоваться через соответствующие промежутки, чтобы удерживать арматуру на месте. Распорки должны быть изготовлены из материала ПВХ или цементобетона и соответствовать утвержденному образцу для чистого слоя бетона 75 мм до арматуры.Первый слой распорок будет располагаться на 20 см ниже уровня среза. Расстояние между распорками должно быть в пределах 3-4 м и заканчиваться только на 30 см выше носка сваи.

Установка труб для акустического каротажа

Акустический каротаж будет проводиться для предварительных свай и 100% рабочих свай. Трубы акустического каротажа диаметром 50 мм крепятся к внутренней стороне каркаса в 4-х диаметрально противоположных местах на всю длину всех свай. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать изгиба/повреждения труб во время монтажа и бетонирования.Верх и низ трубы должны быть заглушены во избежание попадания раствора в трубу. Подробное описание метода акустического каротажа доступно отдельно. Трубы со звуковым керном должны быть заполнены цементным раствором после испытаний с использованием утвержденной цементной смеси.

Метод заливки бетона в сваи

Бетон для свай доставляется на площадку автобетоносмесителями. Бетон будет получен на месте, и накладная будет проверена на правильность в соответствии с утвержденным составом смеси.Проверка качества и испытания бетона должны проводиться независимым испытательным агентством (ITA)

Бетон будет проверен на осадку и температуру. Затем кубы будут взяты в соответствии со спецификацией. Бетон будет допущен к участку только после того, как будет установлено, что качество бетона соответствует спецификациям. Бетонирование буронабивных свай должно быть завершено одновременно с окончанием бурения скважины. Если между завершением бурения скважины и установкой клети прошло более 6 часов, для очистки скважины необходимо использовать очистной ковш.

Бетон заливают из автобетоносмесителя на сваи с помощью бетононасоса, закрепленного на трем-трубе, и укладывают без перерыва, чтобы предотвратить затвердевание ранее уложенной партии.

Бетон должен быть уложен методом трем-труб, размер трэми должен быть не менее 150 мм. Тремая труба состоит из секций достаточной длины, чтобы доходить до носка сваи, а стыки снабжены уплотнениями. Тремая труба будет вставлена ​​​​в центр сваи, чтобы дотянуться до носка.Верх трубы треми будет соединен с бетононасосом. Бетон подается непосредственно от транзитной бетономешалки к бетононасосу. При отсутствии насоса перед началом заливки бетон из бетономешалки подается непосредственно в сваю через воронку, соединенную с тремовой трубой диаметром 250 мм. Тремая труба будет поднята на 100 мм выше уровня основания сваи перед бетонированием. Шар из пенополистирола диаметром, немного превышающим диаметр трещотки, должен быть помещен в горловину трещотки, чтобы избежать контакта бетона с бентонитовым раствором/водой в трещотке.Во время бетонирования длина трещотки при необходимости будет укорачивается, но трещотка будет постоянно находиться в бетоне на длину не менее 2,0 м. Во время бетонирования уровень бетона в свае будет контролироваться с помощью рулетки с концевым грузом.

Внутри треми будет поддерживаться достаточное количество бетона, чтобы давление от него превышало давление от внешнего давления воды. Бетон будет доведен до минимума 1.30 м выше уровня отсечки и перелив бетона над верхним уровнем обсадной трубы будет осуществляться для обеспечения хорошего качества и отсутствия загрязнений бетона на уровне отсечки сваи. Бетон выше уровня отсечки будет измельчен Генеральным подрядчиком. Бентонитовая суспензия/вода, вытесненная бетоном, будет перекачиваться обратно в пескоотделитель или резервуар.

После бетонирования направляющая обсадная труба будет извлечена сваебойной установкой. При извлечении обсадной колонны в ней должно поддерживаться достаточное количество бетона, чтобы гарантировать превышение давления внешней воды, бентонитовой суспензии или грунта и чтобы свая не уменьшилась в сечении и не загрязнилась.Это относится к сваям, у которых уровень отсечки находится ниже рабочей площадки.

Количество залитого бетона будет измерено и сравнено с теоретическим количеством. Теоретический объем, фактический объем и % превышения будут записаны в протоколе учета свай и нанесены на график для представления генеральному подрядчику.

ДОПУСКИ ДЛЯ СВАЙ

Сваи будут отлиты в пределах допусков, указанных в спецификациях.

Удаление отходов бурения

Грунт от бурения скважин должен быть вывезен с площадки в специально отведенные места для захоронения, предоставленные местными властями, и будет осуществляться Генеральным подрядчиком.

ЗАПИСЬ ПО УКЛАДКЕ

Записи о забивке свай, предоставленные бригадиром, должны быть проверены на ответственной площадке перед окончательным представлением инженеру в листе записей о буронабивных сваях. Запись включает следующие данные:

  • Номер сваи
  • Дата завершения сваи
  • Диаметр сваи
  • Уровень рабочей платформы
  • Уровень отсечки конструкции сваи
  • Уровень носка сваи
  • Бетонный верхний уровень
  • Детали арматурного каркаса (длина и диаметр стержней)
  • Длина бетонной сваи
  • Длина буронабивной сваи
  • Уровень грунтовых вод
  • Бентонитовые тесты, если используются
  • Время бурения и используемая сваебойная установка
  • Время бетонирования, конкретные детали и номер билета.
  • Бетонный куб №
  • Теоретический объем бетона
  • Фактический объем бетона
  • Перерыв в процентах
  • Буровой раствор.

Любые непредвиденные условия бурения будут кратко отмечены в записях и немедленно доведены до сведения инженера.

РЕЗКА ГОЛОВКИ СВАИ

Генподрядчик отсекает весь нежелательный бетон мин. до C.O.L готовых свай для проведения испытаний на целостность свай.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Рекомендации по проектированию и детализации ствола / Детализация сваи


Меморандум о дизайне

КОМУ:                  Весь персонал отдела дизайна

ОТ:            Дж. Капур
ДАТА:             22 июля 2004 г.
ТЕМА:       Рекомендации по конструкции и детализации вала
Детализация свай

14 мая 2004 г.

В этом проектном меморандуме обобщаются последние рекомендации WSDOT-ADSC по проектированию, детализации, строительству буровых стволов во влажных или сухих условиях, а также детализации монолитных бетонных свай.Настоящий Меморандум о проектировании заменяет Меморандум о проектировании от 19 марта 1999 г.

Поперечная арматура:

Поперечная арматура вала должна быть рассчитана на меньший пластический сдвиг или упругий сейсмический сдвиг вышележащей колонны. Требования к объемному соотношению и расстоянию для поперечной арматуры статьи 5.13.4.6.3 AASHTO LRFD для локализации не должны выполняться. Поперечная арматура вала может быть выполнена в виде обручей или спиралей.Расстояние между спиралями в свету должно быть не менее 6 дюймов (минимум) и не более 9 (максимум). Спиральное армирование предпочтительно для поперечного армирования вала, однако, если спирали № 6 с зазором 6 не удовлетворяют расчету на сдвиг, то можно использовать обручи. сварные соединения, как показано на прилагаемой детали, должны использоваться для спиральных или кольцевых соединений.

Продольная арматура:

Продольная арматура должна быть предусмотрена по всей длине вала.Продольная арматура в верхней части вала должна быть больше: 0,75 % Ag вала или 1,0 % Ag прикрепленной колонны. Минимальная продольная арматура за вершиной вала должна составлять 0,75% Ag от вала в соответствии со статьей 5.13.4.6.3d AASHTO LRFD. Расстояние в свету между продольной арматурой должно быть не менее 6 дюймов (минимум) и не более 9 дюймов (максимум). Если невозможно выполнить это требование, следует рассмотреть просверленный вал большего диаметра.

Шахта Бетон:

Бетон класса 4000Р должен быть указан по всей длине шахты, влажных или сухих условиях укладки.Пониженная прочность бетона 0,85 fc для расчета конструкции и повышенная прочность 1,5 fc в качестве верхней границы анализа жесткости для расчета Ec должны использоваться для всех пробуренных стволов.

Типовые детали усиления вала и кожуха показаны на прилагаемом чертеже. Детали могут различаться в зависимости от грунтовых условий и конкретных методов проектирования и строительства, а также используемого оборудования.

Детализация сваи:

Чтобы соответствовать информации, приведенной для стволов, списки свайных стержней должны быть включены в листы свай.Этот список будет включать маркировку стержней, размер, количество, длину, тип изгиба и общий вес. Эти количества должны быть рассчитаны на основе предполагаемых высот вершин свай. К списку стержней свай должно быть добавлено примечание о том, что количество основано на предполагаемых высотах концов свай.

Фон:

Армирование просверленного вала должно быть детализировано, чтобы свести к минимуму скопление, облегчить укладку бетона и максимизировать уплотнение бетона.Буровые валы для основания моста должны быть армированы по всей длине.

Верх вала в типичном соединении колонны с валом WSDOT из-за большего диаметра вала остается в упругом состоянии при сейсмических нагрузках. Таким образом, требования AASHTO LRFD по ограничению пластиковых шарнирных зон становятся неактуальными. Минимальная просверленная поперечная арматура вала должна быть не меньше, чем требуется для сил, возникающих в результате расчета упругости, или той, которая требуется для развития пластической способности (1.3Mn=Mp) столбца выше, в зависимости от того, что меньше. Зона соединения колонны с валом должна соответствовать требованиям, изложенным в отчете TRAC, озаглавленном «БЕСКОНТАКТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В НАХОДКУ В СОЕДИНЕНИЯХ МОСТА КОЛОННА-ВАЛ».

Продольная арматура в просверленном стволе должна быть прямой, без зацепов. Чтобы облегчить укладку бетона и снятие кожуха, следует избегать крюков в арматуре вертикального ствола. Если крюки необходимы для создания момента в верхней части просверленного вала, крюки должны быть повернуты к центру вала, оставляя при этом достаточное отверстие для укладки бетона с помощью тремоло.Продольная арматура вала рассчитана на пластический момент (1,3Mn), создаваемый колонной, или упругий сейсмический момент (R=1), в зависимости от того, что меньше. Это относится ко всем сейсмическим зонам в штате Вашингтон.

Если у вас есть какие-либо вопросы по этим вопросам, свяжитесь с Патриком Кларком по телефону 705-7220 или Биджаном Халеги по телефону 705-7181.

JK: дсб

БК
Вложение

Копия: J. A. Weigel, Мосты и конструкции — 47340

Ф.Хиггинс, мост и сооружения 47340

Усиление изоляции | Ассоциация подрядчиков по забивке свай

Происхождение требований к ограничивающей арматуре, в частности, круговой спирали для квадратных, восьмиугольных или круглых бетонных свай, долгое время оставалось загадкой. Результатом стало множество предписывающих правил, которые сильно различаются в зависимости от кода, стандарта или спецификации, применимых к проекту.На приведенном ниже графике показана историческая изменчивость некоторых из этих нормативных требований к 24-дюймовым восьмиугольным предварительно напряженным бетонным сваям. Необъяснимым образом требования также значительно различаются в зависимости от того, являются ли сваи монолитными или сборными железобетонными и забивными. Эти положения влияют на размер, расстояние и глубину под оголовком сваи, где требуется различное количество спиральной арматуры. Понятно, что эти положения существенно влияют на стоимость свай. В этой статье рассматривается состояние последних исследований и их применимость к бетонным сваям.Основная цель спиральной арматуры состоит в том, чтобы обеспечить ограничение бетонного сердечника сваи таким образом, чтобы он вел себя пластично при сочетании осевых и боковых нагрузок, обеспечить поддержку для ограничения растрескивания ненапрягаемой продольной арматуры и обеспечить достаточную прочность на сдвиг. . Боковые нагрузки, вызванные землетрясениями, вызывают большую озабоченность. Таким образом, требования к спиральному армированию естественным образом возрастают по мере увеличения категории сейсмостойкости конструкции (SDC). Спиральная арматура в высоких КСД, рассчитанная в соответствии с текущими требованиями, может стать очень тяжелой, а в некоторых случаях может быть невозможна, особенно при меньших размерах свай.Для забивных свай спираль также удерживает бетон в головке и на конце, чтобы уменьшить разрыв во время забивки. Для этой цели также использовались приводные кольца из мягкой стали. В 1993 г. Институт сборного/предварительно напряженного бетона (PCI) опубликовал «Рекомендуемую практику проектирования, изготовления и установки свай из предварительно напряженного бетона» (RP)1. основан в основном на исследованиях, проведенных в Новой Зеландии Джоэном и Парком.2 Однако уравнение в PCI RP для регионов с высокой сейсмичностью обеспечивает примерно половину объемного отношения спирали, рекомендованного новозеландским исследованием, показанного на графике ниже. Это уравнение PCI было предложено при явном убеждении, что половина целевой пластичности, которую ищут новозеландские исследователи, будет достаточной для регионов с высокой сейсмичностью в Соединенных Штатах, хотя причина такого вывода не ясна. Уравнение PCI RP было принято в издании 2000 года Международного строительного кодекса (IBC).Тем не менее, IBC 2000 сохранил верхние пределы объемного отношения из предыдущих изданий.3 Глава 20 Руководства по проектированию мостов PCI4 рекомендует полное объемное соотношение спирали, полученное в результате исследования Новой Зеландии, хотя эта рекомендация не была принята Американской ассоциацией государств. Спецификации конструкции моста AASHTO LRFD должностных лиц автомобильных дорог и транспорта.5 Исследования Университета штата АйоваВ свете неопределенности, связанной с предписывающими требованиями к спиральному армированию, PCI в 2006 году профинансировала исследовательский проект в Университете штата Айова по разработке рациональных средств определения объемных соотношений спирали в предварительно напряженные железобетонные сваи.Результаты этого исследования были подробно описаны в заключительном отчете6, а краткое изложение было опубликовано в журнале PCI.7 Предлагается единое уравнение для количественной оценки объемных отношений спирали в зависимости от пластичности целевой кривизны. Значение целевой пластичности кривизны предложено для регионов с высокой сейсмической активностью на основе обзора литературы, опубликованной по испытаниям свай, и «конечного» анализа свай, подвергшихся реальным землетрясениям. Более низкие значения целевой пластичности кривизны также предлагаются для регионов с низкой и умеренной сейсмичностью.Также можно использовать значения целевой пластичности кривизны, отличные от предложенных, например, полученные в результате анализа, основанного на характеристиках. В результате исследований установлены пределы осевой нагрузки для различных размеров и форм предварительно напряженных железобетонных свай. Цель этих пределов состоит в том, чтобы гарантировать, что при комбинированной осевой нагрузке и моменте свая растрескается до того, как расколется бетонное покрытие. Когда верно обратное, снижение допустимого момента из-за растрескивания защитного слоя бетона является значительным, и свая ведет себя не так, как предполагалось.Издание IBC 2018 г. приняло эти рекомендации вместо предыдущих положений PCI RP, сохранив при этом те же верхние пределы объемного соотношения, что и в предыдущих изданиях.8Комитет 318 Американского института бетона (ACI) намерен принять требования к глубоким фундаментам в издание 2019 года Строительных норм и правил для конструкционного бетона (ACI 318-19). Исторически сложилось так, что ACI 318 не включал положения для свай, за исключением случаев, когда части сваи недостаточно закреплены в поперечном направлении жестким грунтом, а также для SDC D, E и F.Даже тогда, за исключением положений, касающихся сейсмической детализации, не существовало специальных положений для свай, которые, по сути, должны были проектироваться по тем же правилам, что и колонны. Положения в спецификациях AASHTO LRFD для удерживающей арматуры в сваях аналогичны положениям ACI 318 для колонн. Комитет 318 ACI в настоящее время проводит голосование по положениям для свай, аналогичных тем, что были в IBC 2018 года. Подкомитет AASHTO T-10 по проектированию бетона также должен рассмотреть возможность внесения изменений в спецификации AASHTO LRFD, чтобы включить в них самые последние исследования в области армирования бетонных свай.Сборные, предварительно напряженные бетонные сваи по сравнению с монолитными сваями Как уже упоминалось, требования к спиральной арматуре значительно различаются в зависимости от выбранного типа бетонной сваи. Большинство этих различий необъяснимы, учитывая, что разные типы бетонных свай должны работать одинаково в одних и тех же условиях. Кроме того, различия, которые следует учитывать между типами свай, такие как восприимчивость к нисходящему сопротивлению, допуски на поперечное сечение и допуски на размещение арматуры, как правило, не учитываются в нормативных положениях по проектированию зданий.Такие различия должны привести к более высоким коэффициентам сопротивления для сборных железобетонных свай, чем для монолитных свай, как в случае строительства мостов. Мэйс дает отличное обсуждение этих аспектов проектирования и детализации бетонных свай. Как член Комитета 318 ACI, автор потребовал, чтобы эти несоответствия были рассмотрены как новые вопросы в следующем кодовом цикле.Версия этой статьи была первоначально опубликована в осеннем выпуске журнала ASPIRE® за 2018 г. (www.aspiremagazine.com). Редакторы ASPIRE дали разрешение на перепечатку статьи полностью или частично. Ссылки 1. Комитет Института сборного железобетона (PCI) по предварительно напряженным бетонным сваям. 1993. «Рекомендуемая практика проектирования, изготовления и установки свай из предварительно напряженного бетона». Журнал PCI 38 (2): 14-41. 2. Джоэн П.Х. и Р. Парк. 1990. «Анализ прочности на изгиб и пластичности спирально армированных предварительно напряженных бетонных свай».PCI Journal 35(4): 64-83.3. Международный совет по нормам (ICC). 2000. Международные строительные нормы и правила. Фолс-Черч, Вирджиния: ICC.4. Комитет PCI по мостам. 2004. Руководство по проектированию мостов PCI. Чикаго, IL: PCI.5.Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO).2017.Технические характеристики моста AASHTO LRFD.8-е изд.Вашингтон, округ Колумбия: AASHTO.6.Fanous, A., S. Sritharan, M. Suleiman, Дж. Хуанг и К. Арулмоли, 2010 г. Минимальные требования к спиральному армированию и предельные значения бокового смещения для предварительно напряженных железобетонных свай в регионах с высокой сейсмической активностью.Заключительный отчет PCI; Отчет ISU-ERI-Ames ERI-10321. Эймс, Айова: Факультет гражданского строительства, инженерии и экологии Университета штата Айова. 7. Сритаран С., А.М. Кокс, Дж. Хуанг, М. Сулейман и К. Арулмоли. 2016. «Минимальное удерживающее армирование для предварительно напряженных бетонных свай и рациональная сейсмическая основа проектирования». Журнал PCI 61 (1): 51-70. 8. МУС. 2017. 2018 Международный строительный кодекс. Вашингтон, округ Колумбия: ICC. 9. Мэйс, Т.В. 2016. «Переосмысление сейсмической пластичности». СТРУКТУРА 23(3): 10-13.

Универсальные доки — система армирования свай

Когда ваши деревянные сваи уже съеденный морским древоточцем, мы все еще можем сохранить и укрепить этот сваи. С нашей системой укрепления свай мы доказали на протяжении десятилетий, что мы можем сохранить ваши сваи с минимальными затратами стоимость замены сваи. All Around Docks имеет многолетний опыт с ремонтом и усиленными сваями. Мы спасли тысячи свай с тех пор 1995.Мы с гордостью можем сказать, что это лучшая работающая арматура для сваи с бетоном. Если у вас всего одна свая или целая пристань, мы будет иметь правильный ответ для вашего проекта.

Нажмите Изображения для увеличения

Ремонт/усиление высокопрочных свай

Наш Новейшая разработка – высокопрочный композитный ремонт. Спустя годы исследований и испытаний, мы с гордостью предлагаем долгосрочную высокую прочность капитальный ремонт деревянных, бетонных и стальных свай.Мы работаем вместе с лидером отрасли, который производит этот материал для наших требований. Этот ремонт имеет некоторые преимущества по сравнению с системой армирования свай. с бетоном.

• высокая прочность
• без смешивания никакого беспорядка
• быстро настройка
• длинный прочный
• экологически чистый дружественный
• Без веса добавление к свае
• низкопрофильный вид
• готово использовать

С наш ремонт HSP мы можем вернуть ваши сваи к первоначальной нагрузке как новые те.Это высокопрочный постоянный ремонт и защита.

Все Around Docks предоставит вам первоклассную работу по конкурентоспособным ценам.

Влияние армирования изолирующих свай на соседний существующий туннель в строительстве здания

Тестирование модели аналогичного материала и метод численного моделирования использовались для изучения эффекта армирования изоляционными сваями на существующую конструкцию щитового туннеля в конструкции соседнего здания для анализа выемки котлована и строительство нового здания, приближающееся к существующему строительству щитового туннеля.Ортогональный эксперимент с численным моделированием был использован для оптимизации четырех параметров изоляционной сваи. Были получены следующие выводы: (1) Изолирующие сваи могут распределять горизонтальную нагрузку грунта на тыльную сторону опорной конструкции и уменьшать горизонтальное смещение грунта. В результате были уменьшены максимальные горизонтальные смещения тоннельной конструкции и перепады горизонтальных перемещений между кровлей тоннельной конструкции и полом после выемки котлована и нагрузки здания.Горизонтальное смещение и деформация кручения тоннельной конструкции в направлении котлована контролировались, а также сдерживалось увеличение внутренних сил поперечной тоннельной конструкции. (2) На высоте над кровлей туннеля увеличение глубины заглубления верхней части изоляционной сваи незначительно повлияло на эффект армирования конструкции туннеля. Увеличение глубины заглубления нижней части изоляционной сваи может улучшить эффект армирования. Таким образом, глубина заглубления низа изолирующей сваи в инженерной практике должна быть соответствующим образом увеличена.Уменьшение расстояния между сваями может улучшить эффект армирования. Соответственно, шаг свай должен быть правильно выбран в инженерной практике. С увеличением диаметра изоляционной сваи усиливающий эффект изоляционной сваи, очевидно, увеличивается. (3) Диаметр сваи оказал наибольшее влияние на эффект армирования изоляционных свай, за которым следовала глубина заглубления нижней части сваи, расстояние между сваями и глубина заглубления верхней части сваи. Ортогональные эксперименты показали следующие оптимальные значения параметров: диаметр сваи 1.2 м, глубина заглубления низа сваи 2 H , расстояние между сваями 1,6 м и глубина заглубления верхушки сваи 0,75 Z .

1. Введение

Строительство городского железнодорожного транспорта стимулирует экономическое развитие линий метрополитена, уменьшая при этом пробки наземного транспорта. Несколько коммерческих, общественных и жилых строительных объектов примыкают к действующим щитовым туннелям. Выемка котлована и строительство здания, примыкающего к существующему защитному тоннелю, преодолеют первоначальное напряженное состояние тоннеля метро и грунта.За счет рытья котлована и последующего строительства зданий образуется ряд сложных разгрузочно-погрузочных процессов, которые могут оказать существенное влияние на конструкцию тоннеля. Таким образом, ученые изучили закономерности деформирования примыкающей тоннельной конструкции в котловане котлована и соответствующие меры контроля.

Деформация и внутреннее усилие тоннельной конструкции обычно рассчитываются теоретически с использованием различных методов, таких как модель фундамента Пастернака, полуэмпирический метод, полуаналитический метод, метод сингулярных функций и метод Галеркина [1–5].

Что касается численного моделирования, то ученые проанализировали влияние выемки котлована, прилегающего к существующему тоннелю, в 2D и 3D условиях и получили закономерности деформирования конструкции тоннеля [6–12].

Нг и др. [13] провели трехмерные центрифужные испытания для изучения влияния проходки котлована на существующий тоннель и получили степени влияния различных факторов на процесс проходки путем анализа результатов модельных испытаний.

Меры по контролю за деформацией существующей конструкции тоннеля в соседней выемке котлована включают уменьшение влияния, вызванного процессом строительства на существующую конструкцию тоннеля от источника, например, оптимизацию мер по выемке котлована и принятие мер по усилению котлована для защиты туннельная структура [14–18].Кроме того, в грунте, прилегающем к туннелю, могут быть сооружены изоляционные сваи и стены, чтобы уменьшить деформацию грунта вокруг туннеля и защитить конструкцию туннеля. Чжэн и др. [19] проанализировали рабочий эффект изолирующих свай и, таким образом, получили взаимосвязь рабочих характеристик изоляционных свай с расстоянием между сваями и их длиной. Другие ученые [20, 21] исследовали влияние таких факторов, как длина и диаметр сваи, на армирующий эффект сваи и предоставили дополнительную информацию по проектированию и строительству изолирующих свай.

Существующие исследования изучали закономерности деформации прилегающей конструкции туннеля в результате выемки котлована и мер контроля. Однако в немногих из этих работ уделялось внимание механизму усиления изолирующих свай существующей конструкции тоннеля при разгрузочно-нагрузочных воздействиях строительной конструкции. Таким образом, механизм армирования и влияние изолирующих свай на существующую конструкцию туннеля при выемке котлована и нагрузке здания изучались с использованием тестовой модели аналогичного материала и методов численного моделирования.Получены поперечные внутренние силы и законы деформирования тоннельной конструкции. Была проведена группа ортогональных экспериментов, основанных на численном моделировании, для моделирования выемки котлована и строительства здания, прилегающего к существующему туннелю, под различными изоляционными сваями и влияющими факторами для обеспечения определенного ориентира для выбора схемы армирования.

2. Механизм армирования изолирующих свай и влияющие факторы при выемке котлована

При выемке котлована опорная конструкция будет генерировать деформацию горизонтального смещения в сторону котлована под действием активного давления грунта на тыльную сторону.Следовательно, грунт за пределами котлована будет создавать эффект выдавливания на соседний тоннель, и конструкция тоннеля будет испытывать горизонтальное смещение в сторону котлована. Внутренние силы тоннельной конструкции также изменяются под действием выдавливающего грунта, что влияет на безопасность тоннельной конструкции. Поэтому уменьшение горизонтального смещения грунта с тыльной стороны несущей конструкции является важной темой исследований.

Метод армирования изолирующей сваи был применен в реальных инженерных работах для уменьшения деформации горизонтального смещения грунта на задней стороне несущей конструкции при выемке котлована.При этом грунт на тыльной стороне изолирующих свай выдавливает тела свай. Между изоляционными сваями формируется горизонтальная миниатюрная напорная арка. Таким образом, давление грунта передается на изоляционные сваи, а давление грунта, действующее на несущую конструкцию, уменьшается. В конечном итоге реализуются эффекты уменьшения горизонтального смещения грунта и защиты существующей конструкции туннеля.

Благодаря инженерному применению и дальнейшему развитию существующие изоляционные сваи делятся на различные компоновки, такие как двухрядные, однорядные и корневые сваи [22].Планарная компоновка изоляционных свай может быть различной формы, например, линейной, микроарочной и ломаной.

На эффект армирования изолирующих свай влияют различные факторы, такие как длина сваи, жесткость сваи и расстояние между сваями. Поэтому в данном исследовании использовались линейно расположенные однорядные изолирующие сваи для анализа влияния глубины заглубления нижней части изоляционной сваи, расстояния между сваями, глубины заглубления верхней части сваи и диаметра сваи на эффект армирования существующей конструкции туннеля.

3. Испытание модели из аналогичного материала
3.1. Проектирование прототипа и схема испытаний

Проект строительства здания, примыкающего к туннелю метро в Пекине, расположен в районе Чаоян, а западная сторона проекта находится рядом с действующим туннелем метро. Тоннель сооружается щитовым способом, и в данном проекте его внешний край отстоит от западной стороны фундамента на 5,10 м. Внешний диаметр щитового тоннеля составляет 6,0 м, толщина сегмента обделки — 300 мм, материал — сборный бетон марки С50, ширина кольца сегмента — 1.2 м. Глубина котлована котлована 15,0 м. Для рытья котлована принята комбинированная схема поддержки «стена с гвоздями из композитного грунта» + «диафрагменная стена» + «предварительно напряженный анкерный трос». В таблице 1 представлены физико-механические параметры грунта на инженерной площадке.

5

2 )

Название Stratum Толщина (M) Толщина сжатия (MPA) Соотношение Poisson единичный вес (KN / M³) Угол внутреннего трения (°)

Разное заполнение 2.0 7.0 7.0 0.36 18.59 10 15
9052 9 7 70430 0.25 21.6 21 20.7
Synty Clay 13.2 9,7 0,26 20,7 28,7 20,6
Глинистого ил II 1,8 18,7 0,25 20,7 30 23
Средний песок 3.2 30,0 0,27 21,0 0 30
Галька 55,0 0,23 22,0 0 35

В этом исследовании было проведено аналогичное испытание модели материала на эффект армирования изоляционных свай в реальных условиях строительства. Испытание модели было разделено на две инженерные ситуации: с усилением изоляционной сваи и без него.Изоляционные сваи были разделены на две формы, а именно, обычные и заглубленные изоляционные сваи [19], в зависимости от разницы в глубине заглубления вершины сваи. Для изучения эффектов армирования изолирующих свай под воздействием различных факторов были проведены четыре группы испытаний на модели с одинаковым материалом с разными значениями глубины заглубления вершины сваи и расстояния между сваями, как показано в таблице 2 ( Z is глубина заложения оси тоннеля, а D — диаметр изоляционной сваи).

5
8 9

Схема номера Изоляция Куча Форма Урожайшая глубина ворса Верхняя часть Общая нагрузка на ведение ямы (KN)
0 без грузов 8.4 8.4
1 Обычный тип 0 2 D 8.4
2
2 2 0,4 Z 2 9 D 8.4
3 3 0,4 Z 3 D 8.4

3.2. Определение коэффициентов подобия

Размеры конструкции прототипа и модельного бокса учитывались всесторонне по принципу подобия.Чтобы избежать влияния граничных условий на тест [23, 24] и одновременно удовлетворить точность измерений, в качестве модели-прототипа в этом модельном тесте был определен коэффициент подобия 15 : 1, а коэффициент геометрического подобия N  = 15

3.3. Коробка модели и имитация пластов

Коробка модели имела размеры 3 м × 1 м × 2 м и состоит из семнадцати стандартных компонентов, четырех ребер жесткости и трех усиленных кольцевых балок.Размер каждого стандартного компонента составляет 1 м ×1 м, он изготовлен из стального каркаса и органического стекла. Блок модели показан на рис. 1.


Пласты моделировались аналогичным материалом. Аналогичный материал был приготовлен из четырех материалов: речного песка, железного порошка, гипса и извести. Речной песок и железный порошок были заполнителями, а гипс и известь — клеями. Таблица 3 показывает аналогичный состав материала и соотношение соответствия. В табл. 4 представлены параметры страт прототипа и модели.

5

Название Stratum Прототип толщина слоя (M) Модель толщина слоя (см) Композиция и соотношение

2.0 2,0430 13 River Pass = 1
глинистый ил I 5.2 5.2 35 River Sand: Железный порошок: Гипс: Lime = 19: 8: 1: 2
Synty Clay 13.2 88 88 88 River Pass: Железный порошок: Гипс: Lime = 19: 8: 1: 1
глинистый ил II 1,8 12 Ривер Песок: Железный порошок: Гипс: Lime = 19: 8: 1: 2
Средний песок 3.2 22 River Sand = 1
галька 4.5 30 Железный порошок: речной песок = 1: 20

2

1 90.356 1 90.35600

Название Stratum Сплоченность (KPA) Соотношение внутреннего трения (°) Соотношение Пуассона
Prototype Stratum Прототип слой слой модели слой прототипа слой модели

разное наполнение 0,67 15,00 1,00 0,36 0,36
Глинистые илу я 21,00 1,40 20,70 1,38 0,25 0,25
пылеватый глина 28.70 1.91 20.60 20.60 1.37 0.26 0.26 0.26
глинистый сел II 30.00 2,00 23.00 1.53 0,25 0,25
Средний песок 0,00 0,00 30,00 2,00 0,27 0,27
Галька 0,00 0,00 35,00 2,33 0,23 0,23

3.4. Моделирование опорной конструкции котлована и схема измерений

Схема опоры котлована при испытании модели была такой же, как и при проектировании прототипа, и была принята комбинированная схема поддержки «выемка откоса» + «диафрагменная стена» + «предварительно напряженный анкерный трос».Структура туннеля и стенка диафрагмы моделировались цилиндром и пластиной из органического стекла соответственно, а коэффициент геометрического подобия составлял 15 : 1. Внутренний и внешний диаметры модели туннеля составляли 360 и 400 мм соответственно. Толщина, высота и длина стенки диафрагмы составляли 50, 1000 и 980 мм соответственно. Изоляционные сваи были изготовлены из гипсовой и железной проволоки диаметром 54 мм. Конструкция тоннеля, стенка диафрагмы и изоляционные сваи были предварительно заглублены в грунт перед устройством котлована.Анкерный трос был подготовлен с использованием быстросхватывающегося цемента и стальной пряди. Стальная прядь была предварительно зарыта в грунт перед раскопкой котлована. Заанкерованный участок анкерного троса моделировался предварительной заливкой быстросхватывающегося цемента в процессе заполнения пласта материалами. При строительстве котлована, когда котлован был вырыт ниже отметки анкерного троса, усилие предварительного напряжения прикладывалось с помощью пружинной шкалы для растяжения стальной пряди, а винты затягивались, когда пружинная шкала достигала значения усилия предварительного напряжения.На рис. 2 показана выемка котлована во время испытаний.


В ходе модельных испытаний контролировалось горизонтальное смещение конструкции тоннеля, а контрольным оборудованием служил датчик смещения вант с точностью 0,01 мм и диапазоном измерений 0–100 мм. Данные о смещении были собраны через блок сбора данных. Датчик перемещения показан на рисунке 3.


На рисунках 4–6 показаны опорная конструкция и способ расположения датчика в четырех схемах.




3.5. Процесс строительства в модельном испытании

Модельное испытание было разделено на три этапа: этап I включал заполнение пласта материалом и устройство опорной конструкции, туннельной конструкции и изоляционных свай; этап II включал выемку котлована и моделирование выемки котлована путем выемки слоистого грунта. Когда котлован был вырыт ниже отметки анкерного троса, анкерный трос натягивается; этап III включал нагружение конструкции здания, при котором нагружение моделировалось путем послойной укладки чугунных грузов на фундаментную плиту (800 мм (длина) × 800 мм (ширина)).Учитывая, что прототип здания имел 10 надземных и 4 подземных этажа, нагрузка на каждый этаж составила 12 кПа. Вес каждого чугуна составлял 10  кг, и каждый слой был уложен 12 грузами, чтобы имитировать процесс загрузки двухэтажной конструкции. Процесс нагружения проводили 7 раз с нагрузкой 1,2 кН каждый раз. В таблице 5 показаны процедуры модельного теста. Рисунок 7 показывает диаграмму процедуры 20.

6
0

Процедура № Инструкции по процедуре
1 Начальное состояние (Строительство стены диафрагмы, изоляции свай , Якорный кабель и щит туннель и чтение исходных значений)
2 земляных раскопок до -133 мм глубина
3 Строительство наклон и первого слоя анкер
4 Раскопки почвы до -266 мм глубины
5 9056 5 земляные раскопки до -400 мм
6 6 120522
7 земляные раскопки до -533 мм
8 Выемка грунта на глубину −667 мм
9 Constructio N от третьего слоя анкерного кабеля
10 земляных раскопок до -800 мм глубина
11 земляных раскопок до -933 мм глубина
12 земляных раскопок до -1000 мм
13 Ожидание в течение 24 часов после завершения земляных работ
14 Загрузка фундаментной плиты и груза 1.2 кн
15 Нагрузка весов 2,4 кН
16 Вес нагрузки 3,6 кН
17 Вес нагрузки 4,8 кН
18 Вес нагрузки 6,0 кН
19
19 Вес загрузки 7,2 кН ​​
20 Вес нагрузки 8,4 кН


3.6. Анализ результатов модельных испытаний

Были записаны данные о горизонтальном смещении туннельной конструкции в каждой процедуре модельных испытаний. Положительное горизонтальное смещение представляет собой движение конструкции туннеля в сторону котлована. На рис. 8 показаны результаты испытаний модели.


Как показано на рисунке 8, закономерности деформирования тоннельной конструкции в четырех схемах были схожими. По мере проходки котлована грунт с тыльной стороны стены диафрагмы испытывал деформацию в сторону котлована под действием активного давления грунта.Конструкция туннеля была выдавлена ​​для создания смещения в сторону котлована, и смещение достигло максимального значения после завершения земляных работ в котловане. Поскольку модельная коробка стояла неподвижно в течение 24 часов, чтобы имитировать прерывистое время перед нагрузкой здания, смещение грунта и туннеля продолжало увеличиваться в течение прерывистого времени. Таким образом, горизонтальное смещение конструкции тоннеля продолжало увеличиваться после завершения котлована.При моделировании нагрузки конструкции здания конструкция туннеля претерпела незначительное смещение за пределы котлована. Горизонтальное смещение тоннельной конструкции незначительно восстановилось. После этого конструкция тоннеля претерпела смещение в сторону котлована, но смещение изменилось незначительно.

Сравнение четырех кривых на рисунке 8 показало, что горизонтальное смещение туннельной конструкции на схеме 0 было больше, чем на трех других схемах.Этот вывод показал, что добавление изоляционных свай ограничивало горизонтальное смещение конструкции туннеля. При одинаковой глубине заглубления вершины и низа сваи в схемах 2 и 3 эффект армирования при шаге сваи 2 D был лучше, чем при шаге 3 D . Таким образом, уменьшение расстояния между сваями в практическом проектировании может улучшить эффект армирования изоляционных свай. Когда глубина заглубления основания сваи и шаг свай были одинаковыми в схемах 1 и 2, разница в эффекте армирования между обычными и заглубленными сваями была небольшой.Этот результат показал, что глубина заглубления вершины сваи незначительно повлияла на усиление эффекта изоляционных свай.

4. Анализ численного моделирования

Программное обеспечение для численных расчетов midas GTS NX использовалось для моделирования прототипа инженерной конструкции для дальнейшего изучения усиливающего эффекта изолирующих свай на существующий защитный туннель в процессе строительства соседнего здания. Схема численного расчета была такой же, как и при испытании модели аналогичного материала.

4.1. Создание модели численного моделирования

Чтобы избежать влияния граничного эффекта на численное моделирование, толщина грунта за пределами котлована была более чем в три раза больше глубины котлована. Длина, ширина и высота составляли 90, 60 и 60 м соответственно. На рис. 9 показана сетка численной расчетной модели, а на рис. 10 представлена ​​сетка изолирующих свай и опорной конструкции.



4.2.Значения параметров модели

Модель затвердевшего грунта может учитывать нелинейные характеристики напряжения и деформации грунта, а также может отражать сложную траекторию напряжения грунта при рытье котлована [25]. Модифицированная определяющая модель Мора-Кулона в midas GTS NX учитывала характеристики твердения грунта, что могло лучше моделировать напряженно-деформированное поведение грунта при рытье котлована. Соответственно, в этом исследовании использовалась модифицированная конститутивная модель Мора-Кулона.В соответствии со значениями, предложенными в справочном файле midas GTS NX, модуль разгрузки был увеличен втрое, а для установления грунта использовались твердые единицы. В таблице 1 представлены физико-механические параметры грунта.

Упругие определяющие модели использовались для стены диафрагмы, фундаментной плиты, анкерного троса, изоляционных свай и конструкции туннеля. Стена диафрагмы, конструкция туннеля и фундаментная плита моделировались с использованием блоков плит. Изоляционные сваи были смоделированы с использованием сплошных блоков.Анкерный трос был смоделирован с помощью узлов ферм имплантированного типа. В таблице 6 приведены физико-механические параметры конструкции.

5
0

Название структуры Вес единицы (кн / м³) Эластичный модуль (MPA) Соотношение Пуассона
Стена диафрагмы 25 31500 0,20
Анкерный трос 78 210000 0.25
фундаментной плиты 25 31500 0,20
Изоляция сваи 25 30000 0,20
Подкладка сегмент 25 34500 0,20

4.3. Процедуры численного моделирования

Процедуры численного моделирования были аналогичны процедурам тестирования модели.Количество процедур численного моделирования составило 20 (табл. 7).


18

Процедура № Инструкции по процедуре
1 1 Начальная стресс Стресс: Очистка смещения
2 Строительство туннеля щита, изоляция сваи, стенка диафрагмы и расчистка смещения
3 Выемка грунта до −2.0 м глубина
4 4 строительство первого слоя анкерного кабеля
5 земляные раскопки до -4,0 м
6 земляные земля до -6,0 м
7 Строительство анкерного кабеля второго слоя
8 земляных раскопок до -8,0 м
9 земля до -10,0 м глубины
10 Строительство третьего анкерный трос
11 Выемка грунта до −12.0 м Глубина
12 земляные раскопки до -14,0 м глубины
13 13 земля до -15,0 м глубины
14
15 Строительство подвалов −2 и −1 этажей
16 Загрузка грузов первого и второго этажей
17 9036 Загрузка третьего и третьего этажей 4036 9035 903
18 Загрузка весов для пятой и шестой истории
19 19 Загрузка весов для седьмой и восьмой истории
20 Загрузка весов для девятого и десятых историй

4.4. Анализ результатов
4.4.1. Анализ горизонтального смещения конструкции тоннеля

На рис. 11 показано расположение точек измерения смещения конструкции тоннеля для анализа смещения конструкции тоннеля в результатах расчетов численного моделирования. Положительное горизонтальное смещение представляет собой движение конструкции туннеля в сторону котлована.


(1) Смещение конструкции тоннеля без усиления изоляционными сваями .Рассчитаны горизонтальные смещения конструкции тоннеля в процессе строительства здания без армирования изолирующей сваи. На рис. 12 показаны результаты.


На рис. 12 показано, что без армирования изолирующей сваей конструкция туннеля испытала горизонтальное смещение в сторону котлована во время земляных работ. При неглубокой выемке котлована разница в горизонтальном смещении между четырьмя точками измерения была небольшой. По мере увеличения глубины выемки горизонтальные деформации стенки диафрагмы и грунта над дном котлована были больше, чем под дном котлована.Следовательно, горизонтальное смещение в точке наблюдения 1 было больше, чем в точке наблюдения 3, и разница постепенно увеличивалась. Конструкция тоннеля испытала деформацию кручения в сторону котлована. По мере углубления котлована деформация при кручении стала серьезной. После завершения котлована горизонтальное смещение тоннельной конструкции достигло максимальной величины. Крыша тоннельной конструкции имела максимальное горизонтальное смещение 9.17 мм. Разница смещения между крышей и полом составила 2,94 мм.

В процессе загрузки здания увеличение нагрузки выдавило грунт на дне котлована. В результате стена диафрагмы ниже дна котлована испытала деформацию в сторону внешней части котлована. Тоннельное сооружение претерпело незначительное смещение вдали от котлована под выдавливающим действием грунта. Горизонтальное смещение конструкции тоннеля, возникшее в процессе разгрузки грунта, в определенной степени восстановилось.Точка измерения 3 на дне туннеля имела максимальное изменение смещения -0,87 мм. Окончательная разница в горизонтальном смещении между крышей туннельной конструкции и полом составила 3,31 мм.

(2) Перемещение конструкции тоннеля с усилением изоляционными сваями . На рисунках 13–15 показаны горизонтальные перемещения конструкции тоннеля с армированием изолирующей сваей в различных схемах.




Как показано на рисунках 13–15, законы перемещений тоннельной конструкции с армированием изолирующей сваей были аналогичны законам без армирования изолирующими сваями.По мере продвижения котлована деформация кручения конструкции туннеля стала серьезной. Точка контроля 1 на крыше тоннельного сооружения имела максимальное горизонтальное смещение, тогда как точка наблюдения 3 на полу тоннельного сооружения имела минимальное горизонтальное смещение. Разница в горизонтальном смещении между контрольными точками 4 и 2 конструкции туннеля была небольшой, и конструкция туннеля не подвергалась деформации горизонтального расширения. По мере нагружения здания горизонтальное смещение конструкции тоннеля несколько восстанавливалось.

Законы смещения туннельной конструкции в численном моделировании в целом были аналогичны законам в модельном тесте. Точка перегиба кривой появилась после выемки котлована, и модель расчета была разумной.

На стадии загрузки здания горизонтальное смещение туннельной конструкции немного увеличилось в модельном испытании. Это связано с тем, что процесс нагружения здания в модельном испытании имитировался послойной укладкой чугунных отягощений на дно котлована.Учитывая наличие зазора между чугунными грузами и стеной диафрагмы, стена диафрагмы над поверхностью выемки и соседним грунтом будет немного смещаться в сторону котлована в процессе последующего нагружения. Под комплексным воздействием тоннельная конструкция также произвела небольшое смещение в сторону котлована, но прирост смещения был незначительным. Законы горизонтального смещения тоннельной конструкции, полученные двумя методами исследования, были примерно одинаковыми, а полное смещение мало отличалось.Засыпка зазора между зданием и стеной диафрагмы в численном моделировании ограничила горизонтальное смещение стены диафрагмы в сторону котлована, что хорошо согласуется с инженерной практикой.

На рис. 12 видно, что горизонтальное смещение в точке наблюдения 2 было немного меньше, чем в точке наблюдения 4, и конструкция туннеля испытала деформацию растяжения наружу в горизонтальном направлении. Как показано на рисунках 13–15, горизонтальное смещение в точке мониторинга 2 перекрывается с перемещением в точке измерения 4.Следовательно, разница в горизонтальном смещении между левой и правой сторонами туннельной конструкции может быть уменьшена, а горизонтальная деформация расширения туннельной конструкции может быть уменьшена за счет усиления изолирующей сваи. В таблице 8 приведены значения деформации конструкции тоннеля.

5


Схема номера Максимальное горизонтальное смещение (мм) W после выплаты фонда (мм) W после нагрузки на строительство (мм)

0 9.17 2,94 3,31
1 6,53 2,19 2,32
2 6,61 2,23 2,38
3 6,80 2,36 2,50

W — разница горизонтального смещения между крышей и полом конструкции туннеля.

Как показано в Таблице 8, процесс нагружения здания увеличит разницу в горизонтальном смещении между крышей туннельной конструкции и полом.В результате степень деформации кручения туннельной конструкции еще более повысилась. Во время строительства зданий в инженерной практике следует усилить мониторинг конструкции туннеля и предотвратить разрушение конструкции туннеля и соединительного болта при сдвиге, вызванное большой деформацией конструкции туннеля при кручении. По сравнению с условиями без армирования изолирующей сваей максимальное горизонтальное смещение туннельной конструкции и разница в горизонтальном смещении между крышей туннельной конструкции и полом были уменьшены в условиях с армированием изолирующей сваей.Армирование изоляционными сваями может уменьшить горизонтальное смещение и деформацию при кручении существующей конструкции туннеля. Сравнение значений деформации тоннельной конструкции по схемам 1 и 2 показало, что увеличение глубины заглубления вершины сваи незначительно повлияло на усиление действия изолирующих свай. Причина заключалась в том, что изолирующие сваи уменьшали деформации конструкции тоннеля за счет совместного нагружения части, заглубленной ниже зоны выемки котлована, подвергшейся смещению, и части, находящейся в определенном диапазоне выше отметки оси существующего тоннеля.Сравнение схем 2 и 3 показало, что после увеличения шага изоляционных свай немного увеличились горизонтальные смещения конструкции тоннеля и перепады в горизонтальных смещениях между кровлей и полом сооружения. Следовательно, кручение туннельной конструкции несколько увеличилось. Увеличение расстояния между сваями уменьшит эффект армирования изоляционных свай. Таким образом, правильное расстояние между сваями должно быть выбрано в плане расположения изоляционных свай.

4.4.2. Анализ внутренних сил поперечной конструкции туннеля

В качестве контрольных точек выбраны восемь точек на конструкции туннеля.Дополнительная внутренняя сила поперечной туннельной конструкции указывает на внутреннюю силу в любой процедуре за вычетом начальной внутренней силы. На рис. 16 показаны точки контроля внутренней силы поперечной туннельной конструкции, а угол между каждой точкой измерения составляет 45°. Положительное значение нормальной силы указывает на то, что сечение растянуто. Положительное значение изгибающего момента означает, что внутренняя часть туннельной конструкции растягивается, а внешняя туннельная конструкция сжимается.Положительное значение силы сдвига свидетельствует о том, что микрошлиф туннельной структуры поворачивается по часовой стрелке.


(1) Анализ дополнительной осевой силы . На рис. 17 показаны нормальные усилия конструкции тоннеля по схеме 0. Дополнительные нормальные силы конструкции тоннеля после выемки котлована и нагружения здания по схемам 0, 1, 2 и 3 показаны на рисунках 18 и 19.




Как показано на рис. 17, нормальная сила в контрольных точках 5, 7, 9 и 11 немного отличалась после выемки котлована.Нормальная сила в контрольных точках 6 и 10 уменьшилась, тогда как в контрольных точках 8 и 12 увеличилась. Небольшая разница в нормальной силе конструкции тоннеля наблюдалась после загрузки здания и выемки котлована.

На рис. 18 видно, что дополнительные нормальные усилия конструкции тоннеля в точках наблюдения 6, 9 и 12 на четырех схемах к моменту завершения разработки котлована различались незначительно. Более того, эффект усиления изоляционных свай не был очевиден.В контрольных точках 8 и 11 дополнительная нормальная сила при условии армирования изолирующей сваи была большой, и эффект армирования изоляционными сваями мог уменьшить увеличение нормальной силы конструкции туннеля. В контрольных точках 5 и 10 дополнительные нормальные силы на схемах 0, 1, 2 и 3 были положительными. Это условие указывало на то, что нормальные силы туннельной конструкции уменьшаются.

В контрольной точке 7 дополнительная нормальная сила тоннеля с усилением изоляционной сваи была большой и положительной.Это условие показало, что армирующий эффект изоляционных свай может уменьшить нормальную силу конструкции туннеля.

Небольшая разница в дополнительных нормальных усилиях конструкции тоннеля наблюдалась на схемах 1, 2 и 3. При условии армирования изолирующей сваи дополнительная нормальная сила конструкции тоннеля в точке контроля 11 была примерно на 23,2 кПа больше чем без армирования изоляционной сваи, и эффект армирования был наиболее очевидным.

Анализ рис. 19 показывает, что дополнительные нормальные силы конструкции тоннеля в контрольных точках 5, 6 и 10 незначительно отличались в условиях с армированием изолирующей сваи и без армирования изолирующей сваи после нагрузки здания. В контрольных точках 8, 11 и 12 дополнительные нормальные силы конструкции тоннеля при условии армирования изолирующей сваи были большими, и эффект армирования был очевиден. В контрольных точках 7 и 9 эффект усиления изоляционных свай может уменьшить нормальные силы.Дополнительные нормальные силы в контрольных точках на схемах 1, 2 и 3 были близкими, и эффекты подкрепления были аналогичными. В контрольной точке 11 максимальная разница между дополнительными нормальными усилиями с армированием изолирующей сваи и без него составила почти 25,92 кПа, и эффект армирования был наиболее очевидным.

(2) Расчет дополнительного изгибающего момента . На рис. 20 представлены изгибающие моменты конструкции тоннеля по схеме 0. Дополнительные изгибающие моменты конструкции тоннеля после выемки котлована и нагружения здания по схемам 0, 1, 2 и 3 показаны на рисунках 21 и 22.




На рис. 20 видно отсутствие заметной разницы в изгибающих моментах в точках контроля 5, 7, 9 и 11 после выемки котлована, а изгибающий момент в точках контроля 6, 8, 10 и 12 увеличился. Изгибающие моменты не имели заметной разницы после выемки котлована и нагрузки здания.

Сравнение рисунков 20 и 21 показывает, что изгибающие моменты конструкции тоннеля на схеме 0 увеличились после выемки котлована.Однако при условии армирования изолирующей сваи увеличение изгибающих моментов в различных местах тоннельной конструкции было небольшим. Существование изоляционных свай препятствовало увеличению изгибающих моментов, и эффект армирования был очевиден.

В контрольной точке 11 максимальная разница между дополнительными изгибающими моментами с армированием изоляционной сваей и без него составила примерно 17 кН м, и эффект армирования был наиболее очевидным.

Аналогичные правила были получены при сравнении рисунков 21 и 22. Эффект армирования изолирующих свай может уменьшить тенденцию к увеличению изгибающих моментов после нагрузки здания. В точке наблюдения 10 разница между дополнительными изгибающими моментами с изоляционными сваями и без них была наибольшей, а максимальная разница дополнительных изгибающих моментов составила -14,57 кН·м.

(3) Анализ дополнительной поперечной силы . На рис. 23 показаны усилия сдвига конструкции тоннеля на схеме 0.Дополнительные поперечные усилия конструкции тоннеля после выемки котлована и нагружения здания по схемам 0, 1, 2 и 3 показаны на рисунках 24 и 25. увеличилась в разных точках мониторинга после выемки котлована. После выемки котлована и загрузки здания изменения сдвигающих усилий конструкции туннеля не было очевидным.

Анализ рисунков 23–25 показывает, что усиливающий эффект изоляционных свай может снизить тенденцию к увеличению поперечной силы после выемки котлована и нагрузки здания.В контрольной точке 12 разница между дополнительными сдвигающими усилиями с армированием изолирующей сваи и без него была наибольшей и составляла приблизительно −8,93 кН после выемки котлована и −7,34 кН после строительной нагрузки.

Вышеупомянутый анализ показал, что внутренние силы поперечной конструкции туннеля в целом увеличились после выемки котлована и нагрузки здания из-за выдавливающего действия грунта. Наличие изолирующих свай может играть роль несущей горизонтальной нагрузки грунта, уменьшать горизонтальное смещение грунта и ослаблять выдавливающее воздействие грунта на конструкцию туннеля.Увеличение внутренних сил поперечной туннельной конструкции в разной степени сдерживалось.

5. Факторы, влияющие на влияние армирования изолирующих свай

Уменьшение максимального горизонтального смещения использовалось для оценки влияния армирования изолирующих свай на горизонтальное смещение конструкции туннеля, а также скорость уменьшения разницы горизонтального смещения между туннелем Крыша и пол конструкции использовались для оценки влияния армирования изоляционными сваями на деформацию кручения конструкции туннеля.Уменьшение максимального горизонтального смещения в контрольной точке 1 конструкции туннеля с армированием изолирующей сваей определялось как Δ S , как показано в уравнении (1). Коэффициент уменьшения разницы горизонтального смещения между крышей конструкции туннеля и полом был определен как β , как показано в уравнении (2): где S 0 — максимальное горизонтальное смещение в контрольной точке 1 туннеля. конструкции без изолирующей сваи, S Z — максимальное горизонтальное смещение в точке наблюдения 1 тоннельной конструкции с изолирующей сваей, W 0 — разность горизонтальных перемещений между кровлей тоннельной конструкции и пола в состоянии без армирования изолирующей сваи, а W Z — разность горизонтальных перемещений между крышей туннельной конструкции и полом в состоянии с армированием изолирующей сваи.

Для оценки ограничивающего влияния изолирующих свай на увеличение внутренних сил конструкции поперечного тоннеля использовались следующие уравнения: туннельная конструкция с усилением изоляционной сваей и без него соответственно; Q Z и Q 0 — дополнительные усилия сдвига конструкции тоннеля с усилением изолирующей сваи и без него соответственно; и M Z и M 0 — дополнительные изгибающие моменты конструкции тоннеля с усилением изолирующей сваи и без него соответственно.

Для анализа выбраны контрольные точки с наибольшим влиянием внутреннего силового армирования на конструкцию поперечного тоннеля при условии армирования изолирующей сваи. После выемки котлована для анализа выбираются изгибающий момент и нормальная сила конструкции тоннеля в точке наблюдения 11 и поперечная сила конструкции тоннеля в точке наблюдения 12. После загрузки здания для анализа выбираются нормальная сила конструкции тоннеля в точке контроля 11, изгибающий момент конструкции тоннеля в точке контроля 10 и поперечная сила конструкции тоннеля в точке контроля 12.

5.1. Влияние глубины заглубления верха изолирующей сваи на эффект армирования
5.1.1. Анализ управляющих воздействий на смещение конструкции тоннеля

Начальная глубина заглубления вершины сваи составляла 0,5 Z , приращение 0,125 Z . Глубина заглубления вершины сваи была разделена на 0,5 Z , 0,625 Z , 0,75 Z , 0,875 Z , 1 Z и 1,125 Z . Шаг свай, диаметр сваи и глубина заглубления основания сваи составляли 3 D , 0.8 м и 2 H соответственно. Расчет проводился по шести группам тестов численного моделирования, где H — глубина выемки котлована, Z — глубина заглубления оси тоннеля, D — диаметр изоляционной сваи. На рис. 26 показаны результаты расчета. В таблице 9 показано влияние армирования изоляционных свай на деформацию кручения конструкции туннеля.


91 726
91 726
Z 9 Z Z 0
Изоляция глубина сваи сверху β после котлована выемки (%) β после построения нагрузки (%)
0.5 Z 21,26 25,76
0,625 Z 21,63 26,74
0,75 Z 21,25 25,30
0,875 Z 15,99 19.88 19.88
10.39 14.14 14.14
2.64 6.42

Рисунок 26 показывает, что когда высота верхушка изоляционной сваи находилась над крышей туннельной конструкции, эффект армирования незначительно менялся по мере увеличения глубины заглубления вершины изоляционной сваи.При расположении вершины сваи ниже кровли тоннельной конструкции эффект армирования уменьшался. Этот результат показал, что, когда высота верха сваи находилась ниже кровли туннельного сооружения, ограничивающее влияние изолирующих свай на смещение грунта вокруг туннельного сооружения ослаблялось, а горизонтальная деформация грунта и туннельного сооружения относительно возрастала.

Анализ Таблицы 9 показывает, что, когда верхняя часть изоляционной сваи была расположена ниже кровли конструкции туннеля, усиливающее действие изолирующих свай на деформацию кручения конструкции туннеля ослабевало по мере увеличения глубины заглубления.При глубине залегания 1,125 Z коэффициенты обжатия β после выемки котлована и нагрузки здания составили 2,64 % и 6,42 % соответственно. Влиянием армирования на деформацию кручения конструкции тоннеля также можно пренебречь. Когда отметка верхушки изоляционной сваи находилась выше кровли тоннельной конструкции, увеличение глубины заглубления верхушки сваи незначительно влияло на влияние армирования на деформацию кручения конструкции тоннеля. В плане размещения изоляционных свай в инженерной практике следует обоснованно устанавливать глубину заглубления вершины сваи, чтобы обеспечить безопасность и экономическую эффективность плана размещения.

5.1.2. Анализ управляющих воздействий на внутреннюю силу поперечной конструкции тоннеля

Разница между дополнительными нормальными силами показана на рис. 27, разница между дополнительными изгибающими моментами показана на рис. 28, а разница между дополнительными поперечными силами показана на рис. Рис. 29.




Из рис. 18 и 19 видно, что дополнительная нормальная сила в контрольной точке 11 на схеме 0 была отрицательной, и в процессе строительства нормальная сила тоннельной конструкции увеличилась.Таким образом, большой Δ N при условии армирования изоляционной сваи соответствовал небольшому увеличению нормальной силы конструкции туннеля и улучшенному эффекту армирования. Как показано на Рисунке 27, Δ N уменьшилось с увеличением глубины заглубления верхней части изоляционной сваи после выемки котлована и нагрузки здания, а сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению нормальной силы конструкции туннеля уменьшилось. постепенно.

Анализ рисунков 21 и 22 показал, что дополнительный изгибающий момент в контрольной точке 10 на схеме 0 положительный, а дополнительный изгибающий момент в контрольной точке 11 отрицательный.Эти результаты в сочетании с начальными изгибающими моментами конструкции поперечного тоннеля показали, что изгибающий момент увеличился после выемки котлована и нагрузки здания. Таким образом, небольшой Δ M в контрольной точке 10 при условии армирования изоляционной сваи указывает на улучшенный удерживающий эффект. Кроме того, большое Δ M в контрольной точке 11 при вышеупомянутом условии соответствует улучшенному удерживающему эффекту.

Анализ рисунка 28 показывает, что после выемки котлована и нагрузки здания, если высота верхней части изоляционной сваи была выше крыши конструкции туннеля, сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению изгибающего момента туннеля конструкции были одинаковыми, и если они находились ниже крыши туннельной конструкции, ограничивающее действие изоляционных свай явно уменьшалось.

На рисунках 24 и 25 показано, что дополнительная поперечная сила конструкции туннеля в контрольной точке 12 в условиях без армирования изолирующей сваи была положительной. Сила сдвига конструкции тоннеля увеличилась после выемки котлована и загрузки здания. Таким образом, маленькое значение Δ Q указывает на улучшенный удерживающий эффект.

Как показано на рис. 29, закон изменения Δ Q после выемки котлована и нагрузки здания был последовательным.Когда верхняя часть изоляционной сваи была выше крыши туннельной конструкции, сдерживающие эффекты изоляционных свай на тенденцию к увеличению поперечной силы туннельной конструкции немного отличались. Когда высота верхней части изоляционной сваи была ниже крыши туннельной конструкции, сдерживающий эффект изоляционных свай постепенно уменьшался.

Подобно закону эффекта усиления при смещении туннельной конструкции, изгибающие моменты и поперечные силы поперечной туннельной конструкции были меньше, чем без изолирующих свай.Когда вершина изоляционной сваи находилась выше глубины крыши туннеля и ограничивающие эффекты изолирующих свай на возрастающую тенденцию изгибающего момента и силы сдвига были одинаковыми, а когда вершина изоляционной сваи находилась ниже глубины кровли туннеля, сдерживающее влияние изоляционных свай на возрастающую тенденцию изгибающего момента и поперечной силы было явно ослаблено. С увеличением глубины заглубления вершины сваи нормальная сила туннельной конструкции постепенно увеличивалась, а сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению нормальной силы туннельной конструкции постепенно ослабевало.

5.2. Влияние глубины заложения низа изоляционной сваи на эффект армирования
5.2.1. Анализ управляющих воздействий на смещение конструкции тоннеля

Глубина заглубления вершины сваи, диаметр сваи и расстояние между сваями составляли 0, 0,8   м и 2 D соответственно при изучении эффектов армирования изолирующих свай при различной глубине заглубления. дна сваи 1,7 H , 1,8 H , 1,9 H , 2 H и 2.1 H , как показано на рис. 30. В таблице 10 показано влияние армирования изолирующих свай на деформацию кручения конструкции туннеля.


5

9052
Изоляция куча Глубина β После земляных раскопок (%) β после строительства Загрузка (%)
1,7 Н 17,70 21.11
1,8 Н 22,46 27,24
1.9 H 25,47 29,79
2 H 27,68 32,18
2.1 H На рис.Максимальное горизонтальное смещение конструкции тоннеля уменьшилось по сравнению с таковым в условиях без армирования изолирующей сваи. Эффект подкрепления также постепенно усиливался. Таким образом, по мере увеличения длины изоляционных свай, заглубленных в грунт в незатронутой зоне, смещения конструкции тоннеля соответственно уменьшались. Однако после того, как длина превышала определенное значение, скорость увеличения Δ S постепенно уменьшалась, и улучшение эффекта армирования постепенно замедлялось.Увеличение глубины заглубления нижней части сваи может улучшить эффект армирования при горизонтальном смещении конструкции туннеля, но также может увеличить стоимость строительных материалов.

Анализ таблицы 10 показывает, что эффект армирования изоляционных свай на деформацию кручения конструкции туннеля увеличивался по мере увеличения глубины заглубления основания сваи. Однако скорость нарастания эффекта подкрепления постепенно снижалась. Следовательно, глубина заглубления основания сваи должна быть разумно определена в процессе проектирования, и следует обратить внимание на экономические выгоды и благоприятные эффекты усиления в инженерной практике.

5.2.2. Анализ управляющих воздействий на внутреннюю силу поперечной конструкции тоннеля

Разница между дополнительными нормальными силами показана на рис. 31, разница между дополнительными изгибающими моментами показана на рис. 32, а разница между дополнительными поперечными силами показана на рис. Рис. 33.




Как показано на рис. 31, разница между дополнительными нормальными усилиями Δ Н в условиях с изоляционным армированием сваи и без него незначительно менялась с увеличением глубины подошвы сваи, и сдерживающие эффекты изоляционных свай на тенденцию к увеличению нормальной силы конструкции туннеля немного различались.

На рис. 32 видно, что значение Δ M постепенно увеличивалось с увеличением глубины основания сваи после выемки котлована. Δ M уменьшалась с увеличением глубины основания сваи после нагружения здания. Сдерживающее влияние изолирующих свай на тенденцию увеличения изгибающего момента конструкции тоннеля увеличивалось с увеличением глубины заложения сваи.

Как показано на рис. 33, Δ Q постепенно уменьшалась с увеличением глубины основания изолирующей сваи после выемки котлована и нагрузки здания, а сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению поперечной силы туннельная структура постепенно увеличивалась.

Подобно закону армирования смещения конструкции туннеля, увеличение заглубленной глубины дна изоляционной сваи может улучшить сдерживающее воздействие на тенденцию увеличения изгибающего момента и силы сдвига поперечной конструкции туннеля и может обеспечить безопасность туннеля. структура. Однако сдерживающее воздействие изоляционных свай на тенденцию к увеличению нормальной силы конструкции туннеля несколько отличалось.

5.3. Влияние шага изоляционных свай на эффект армирования
5.3.1. Анализ влияния управления на смещение конструкции туннеля

Расстояние между сваями изоляции было разделено на 1 D , 2 D и 3 D для изучения влияния армирования изолирующих свай при различных условиях расстояния между сваями. Глубина заглубления вершины сваи, диаметр сваи и глубина заглубления низа сваи составляли 0, 0,8 м и 1,9 H соответственно. На Рисунке 34 показаны результаты, а в Таблице 11 представлено влияние армирования изоляционных свай на деформацию кручения конструкции туннеля.


5

β После земляных раскопок (%) β после нагрузки на строительство (%)
1 1 D 28.23 28.23 32.63
2 D 25.47 25.47 29.79
3 D 21.43 25.38

На рис. 34 показано, что при шаге свай 1 D влияние армирования на горизонтальное смещение конструкции тоннеля было наилучшим. По мере увеличения шага свай ограничивающее влияние изолирующих свай на смещение грунта ослабевало. Во время рытья котлована смещение грунта было большим, и конструкция туннеля получила большое смещение под действием выдавливания грунта.

Из таблицы 11 видно, что с увеличением шага свай коэффициент уменьшения разницы максимальных горизонтальных перемещений между кровлей тоннельной конструкции и полом уменьшился с 28,23 % до 21,43 % при завершении котлована и с 32,63 % до 25,38. % при завершении загрузки здания. Основная причина заключалась в том, что увеличение расстояния между сваями могло снизить способность изоляционных свай нести горизонтальную нагрузку на грунт, а грунт испытывал большую деформацию горизонтального смещения.Деформация грунта оказала выдавливающее воздействие на конструкцию тоннеля. Следовательно, разница в перемещении между кровлей тоннельной конструкции и полом после выемки котлована и нагрузки здания увеличилась, крутильная деформация тоннельной конструкции увеличилась, а усиливающее действие изоляционных свай на тоннельную конструкцию постепенно ослабло. Таким образом, расстояние между сваями должно быть разумно выбрано в реальном проектировании.

5.3.2. Анализ управляющих воздействий на внутреннюю силу поперечной конструкции тоннеля

Разница между дополнительными нормальными силами показана на рис. 35, разница между дополнительными изгибающими моментами показана на рис. 36, а разница между дополнительными поперечными силами показана на рис. Рисунок 37.




На рис. 35 показано, что Δ N постепенно уменьшалось, когда расстояние между изолирующими сваями увеличивалось после выемки котлована и нагрузки здания, а сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению нормальной силы туннельная структура постепенно уменьшалась.

Как показано на рис. 36, Δ M незначительно изменилось с увеличением шага между изоляционными сваями после выемки котлована.Напротив, Δ M несколько увеличилось после нагрузки здания. Сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию увеличения изгибающего момента конструкции тоннеля соответственно уменьшилось.

На рис. 37 показано, что Δ Q постепенно увеличивается с увеличением расстояния между изоляционными сваями после выемки котлована и нагрузки здания, а сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению поперечной силы конструкции туннеля уменьшается. постепенно.

Из вышеприведенного анализа можно сделать вывод, что при увеличении расстояния между изоляционными сваями сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию к увеличению внутренних сил поперечной конструкции тоннеля соответственно уменьшалось. Это было похоже на закон смещения арматуры туннельной конструкции.

5.4. Влияние диаметра изоляционной сваи на эффект армирования
5.4.1. Анализ управляющих воздействий на смещение конструкции тоннеля

Увеличение диаметра изолирующих свай может повысить жесткость свай на изгиб и жесткость на сжатие.Поэтому для анализа были выбраны сваи диаметром 0,8 м, 1 м и 1,2 м.

Глубина заглубления верхней части сваи, расстояние между сваями и глубина нижней части сваи составляли 0, 1,6 м и 1,9 H соответственно. На Рисунке 38 показаны результаты, а в Таблице 12 представлено влияние армирования изоляционных свай на деформацию кручения конструкции туннеля.




Груговой диаметр (M) β После земляных раскопок (%) β после нагрузки на строительство (%)


0.8 25,47 29,79
1 36,39 41,39
1.2 40,48 45,62

Рисунок 38 показывает, что Δ ˙s увеличена по мере увеличения диаметра сваи. Поэтому по мере увеличения диаметра изоляционных свай соответственно уменьшались перемещения конструкции тоннеля. Увеличение диаметра изоляционных свай могло бы лучше ограничить смещение грунта, а затем уменьшить горизонтальное смещение конструкции туннеля.

Из таблицы 12 видно, что с увеличением диаметра сваи коэффициент уменьшения разницы максимальных горизонтальных перемещений между кровлей тоннельной конструкции и полом увеличился с 25,47 % до 40,48 % при завершении котлована и с 29,79 % до 45,62. % при завершении загрузки здания.

Это показывает, что способность изоляционных свай нести горизонтальную нагрузку увеличивается с увеличением диаметра сваи, а именно с увеличением жесткости сваи. При большой жесткости сваи уменьшались горизонтальные смещения грунта при рытье котлована и процессах строительных нагрузок.Соответственно уменьшилось выдавливающее воздействие грунта на конструкцию тоннеля и деформация при кручении конструкции тоннеля.

5.4.2. Анализ управляющих воздействий на внутреннюю силу поперечной конструкции тоннеля

Разница между дополнительными нормальными силами показана на рис. 39, разница между дополнительными изгибающими моментами показана на рис. 40, а разница между дополнительными поперечными силами показана на рис. Рисунок 41.




На рисунке 39 показано, что Δ N постепенно увеличивается, когда диаметр сваи увеличивается после выемки котлована и нагрузки здания, а сдерживающее влияние изолирующих свай на тенденцию к увеличению нормальной силы туннельная структура постепенно увеличивалась.

Как показано на рисунке 40, Δ M незначительно изменилось с увеличением диаметра сваи после выемки котлована, а Δ M незначительно уменьшилось после нагружения здания. Соответственно увеличилось сдерживающее влияние изоляционных свай на тенденцию увеличения изгибающего момента конструкции тоннеля.

Как показано на Рисунке 41, Δ Q немного изменилось с увеличением диаметра сваи, а сдерживающее влияние изолирующих свай на тенденцию увеличения силы сдвига конструкции туннеля немного отличалось.

Из приведенного выше анализа можно сделать вывод, что увеличение жесткости изолирующих свай может улучшить сдерживающее действие изолирующих свай на увеличение нормальной силы и изгибающего момента конструкции туннеля. Тем не менее, сдерживающее воздействие изоляционных свай на тенденцию к увеличению поперечной силы конструкции туннеля немного отличалось.

6. Ортогональный эксперимент Анализ влияющих факторов
6.1. Схема ортогонального эксперимента

В реальном проектировании расстояние между изолирующими сваями, диаметр сваи и глубина погружения верхней и нижней части сваи влияют на эффект армирования.В этом исследовании метод ортогонального эксперимента численного моделирования был использован для анализа эффектов армирования изоляционных свай под влиянием четырех факторов. Таблица 13 показывает влияние факторов и уровней, основанные на результатах анализа, полученные в разделе 5.

H


4 Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3

Глубина дна сваи (A) 1.8 H H 1.9 H 2 H
Куча верхняя глубина (B) 0.5 Z 0.625 Z 0,75 Z
(C) 1,6 м 9 2,4 м 3,2 м 3,2 м
свайной диаметр ( E ) 0,8 м 1 м 1,2 м

Учитывая, что рассматривались четыре фактора и три уровня, использовалась ортогональная экспериментальная таблица L 9 (3 4 ).В табл. 14 представлена ​​схема ортогонального эксперимента численного моделирования.

H 9 H 9 H 9 9 Z 2

Схема Nource Глубина свадьбы Глубина (A) Глубина куча (B) Расстояние между ворсом (C) Диаметр ворса ( E )

1 1.8 H 0.5 Z 1.6 0,8
2 1.8 h h 0.625 Z 2.4 1
3
3 1,8 H 0.75 Z 3.2 1.2
4 1.9 H 0.5 Z 2.4 1.2 1.2
5 1,9 H 0.625 Z 32 0,8
6 1.9 h H 0,75 Z 1,6 1
0.5 Z 3.2 1
8 2 H 0.625 Z 1.2 1.2
9 2 H 2.4 0,8

0
6.2. Анализ результатов ортогонального эксперимента

Был проведен анализ численного моделирования схемы эксперимента в таблице 14. В реальной инженерии влияние конструкции здания на соседнюю существующую конструкцию туннеля в основном оценивалось по смещению конструкции туннеля. Таким образом, Δ S и β были выбраны в качестве индексов для анализа влияния различных факторов изолирующих свай на эффект армирования конструкции тоннеля и дана обоснованная схема армирования изолирующих свай.В таблице 15 показаны полученные результаты.

5

Схема номера δ S (мм) S (мм) S (мм) β После раскопки Фонда (%) β после нагрузки на строительство (%)

1 2.38 22.41 22.41 28.15 28.15
2 2.42 26.27 26.27 31.97
3 2.56 26,99 31,23
4 2,97 34,86 40,99
5 2,33 19,65 24,56
6 3,10 33,48 37,08
7 2,99 399 32.25 32.25 37.22 37.22
8 44.63 44.63 49.46
9 2.76 25.55 29.77 29.77


Таблица 16 показывают рассчитанное среднее значение K I Δ S и β в каждом факторе и уровне. Диапазон R представляет собой разницу между максимальным и минимальным средними значениями индекса при условии каждого уровня каждого фактора. R представляет диапазон изменения индексов при изменении уровней факторов.Большое R значение фактора указывает на его большое влияние на индекс.

5 99 K E K A

9 K B B 9049 K C

0 C

0 6 K E E B B C C C E E

Уровень Δ S (мм) S (мм) β После раскопки Фонда (%) β После нагрузки на строительство (%)
K A

0

0

9 K B

0 C C 9040 C

1 2.46 2,78 3,03 2,49 25,23 29,84 33,51 22,54 30,45 35,45 38,23 27,49
2 2,80 2,79 2,72 2.84 29.33 30.18 30.18 28.89 30.67 34.21 34.21 35.33 35.33 34.24 35.42
3 3.12 2,81 2,62 3,05 34,14 28,67 26,30 35,49 38,82 32,69 31,00 40,56
R 0,66 0,03 0,41 0.56 5.91 5.91 1.91 7.21 12.95 8.37 8.37 296 7.23 13.07

На базе анализа таблицы 16 Степени влияния влияющих факторов армирующего эффекта изоляционных свай от высоких к низким были отсортированы следующим образом: диаметр сваи, глубина заглубления низа сваи, шаг сваи и глубина заглубления верха сваи.Уменьшение расстояния между сваями могло улучшить армирующий эффект изолирующих свай, и оптимальное расстояние между сваями составляло 1,6 м. В определенных пределах увеличение глубины заглубления оголовка сваи незначительно влияло на эффект армирования, и оптимальная глубина заглубления оголовка составила 0,75 Z . Увеличение глубины заглубления нижней части сваи приведет к увеличению длины сваи, заглубленной в устойчивый слой грунта за пределами зоны воздействия котлована. В результате было улучшено усиливающее действие изолирующих свай на существующую конструкцию тоннеля, а оптимальная глубина заглубления основания сваи составила 2 H .Увеличение диаметра сваи значительно улучшило эффект армирования изолирующих свай, и оптимальный диаметр сваи составил 1,2 м.

7. Выводы

Численное моделирование и аналогичные методы испытаний модели материала использовались в этом исследовании для исследования конструкции здания, примыкающего к существующему тоннелю метро в условиях с усилением изоляционной сваи. Получены эффекты усиления изоляционных свай под действием различных факторов. Были получены следующие основные выводы: (1) В процессе рытья котлована и нагружения здания закономерности деформирования тоннельной конструкции с армированием изолирующими сваями были аналогичны законам без армирования изолирующими сваями.Сначала конструкция туннеля испытала смещение в сторону котлована, и это смещение немного восстановилось на этапе загрузки здания; однако деформации кручения конструкции тоннеля в сторону котлована продолжали увеличиваться. Внутренняя сила конструкции поперечного туннеля также в целом увеличилась, и разница между внутренними силами конструкции поперечного туннеля после выемки котлована и нагрузки здания была небольшой. При условии армирования изолирующей сваи в конструкции здания были уменьшены максимальные горизонтальные смещения примыкающей существующей тоннельной конструкции и перепады горизонтальных перемещений между кровлей тоннельной конструкции и полом.Горизонтальное смещение и деформация кручения конструкции тоннеля в сторону котлована контролировались. Тенденция к увеличению внутренних усилий в поперечной конструкции туннеля была ограничена в разной степени, и риск катастрофы конструкции туннеля в соседней конструкции здания был снижен. (2) Выше глубины залегания крыши конструкции туннеля увеличение глубина вершины изоляционной сваи незначительно влияла на эффект армирования при деформации конструкции туннеля, влияние ограничений на тенденцию к увеличению поперечной силы и изгибающего момента конструкции поперечного туннеля незначительно различалось, а влияние ограничений на тенденцию к увеличению нормальной силы постепенно ослабевал.Усиливающий эффект изоляционных свай на конструкцию туннеля усиливался по мере увеличения глубины погружения нижней части сваи. Однако скорость нарастания эффекта подкрепления постепенно снижалась. Увеличение заглубленной глубины дна изоляционной сваи могло бы улучшить сдерживающее воздействие на возрастающую тенденцию изгибающего момента и силы сдвига поперечной конструкции туннеля и могло бы обеспечить безопасность конструкции туннеля. Однако влияние ограничений на нормальную силу туннельной конструкции несколько различалось.Таким образом, глубина погружения дна сваи должна быть соответствующим образом увеличена, чтобы улучшить эффект армирования. По мере увеличения расстояния между изоляционными сваями эффект армирования конструкции туннеля уменьшался. Поэтому в инженерной практике следует разумно выбирать расстояние между сваями, чтобы гарантировать благоприятный эффект армирования. Увеличение диаметра изоляционной сваи может улучшить эффект армирования на смещение конструкции туннеля, а сдерживающее действие изоляционных свай на увеличение нормальной силы и изгибающего момента конструкции туннеля постепенно усиливается.Тем не менее, влияние ограничений на тенденцию к увеличению силы сдвига конструкции туннеля немного отличается. метод численного моделирования. Степени влияния четырех факторов на эффект армирования были получены и отсортированы от высокого к низкому следующим образом: диаметр сваи, глубина основания, расстояние между сваями и глубина вершины. Оптимальные значения параметров четырех факторов были равны 1.2 м, 2 H , 1,6 м и 0,75 Z. (4) Изучено усиление действия изоляционных свай на существующий щитовой туннель в процессе строительства примыкающего здания. Полученные выводы могут дать соответствующую ссылку на аналогичные проекты. Однако в этом исследовании не изучалось влияние армирования изоляционными сваями при различных относительных положениях здания на существующем щитовом туннеле. Кроме того, соединение сегментов тоннельной обделки в модельном испытании должно быть дополнительно уточнено в будущих испытаниях.Эти аспекты следует изучить в будущем.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 51578023 и 51538001).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.