Pfähle bestehen aus Beton, Stahlbeton, Metall und sind Hohl- oder Vollstäbe, die schräg oder senkrecht in den Boden gelegt werden. Die Elemente werden unter der Konstruktion eingebaut und übertragen Druck-, Torsions- und Schublasten vom Bodenteil auf den Boden. Die Tragfähigkeit des Pfahls hängt vom Herstellungsmaterial und der Bodenart ab.
Abhängigkeit von Trägermaterialien und Bodenarten
Der Pfahl steht in Kontakt mit den Erdschichten, daher hängt seine Belastbarkeit von der Bodenkategorie ab. Die erforderliche Anzahl von Pfahlelementen wird anhand der Material- und Bodeneigenschaften berechnet.
Beim Bau von Privathäusern haben sich Arten von Fundamenten verbreitet:
- auf Rammpfählen;
- auf Schraubstützen;
- mit gebohrten Gehäusen.
Bei der Bestimmung der Pfahlgründung wird die Tragfähigkeit des Bodens berücksichtigt. Es charakterisiert den Druck, dem der bedingte Bereich der Schicht standhalten kann. Dieser Wert ist niedriger als die ähnliche Kennlinie des Pfahlstabes und hängt von der Art der Formation, ihrer Sättigung mit Wasser und der Dichte ab. Geodätische Vermessungen werden durchgeführt, um die Eigenschaften der Landschicht im Baubereich zu bestimmen.
Stahlbetonpfähle werden unter schwer belasteten Gebäuden, Industrieunternehmen, platziert. Sie funktionieren gut in Kompression und Biegung, da sie einen Metallrahmen im Inneren haben. Stahlelemente widerstehen Schub, dynamischer Stoßeinwirkung und Torsion, daher werden sie unter Gebäuden mit ähnlichen Belastungen verwendet. Holzstäbe werden in stabilen Böden verwendet und nehmen den Druck von kleinen privaten Gebäuden auf.
Bestimmung der Tragfähigkeit des Fundaments
Die Masse des Hauses setzt sich aus dem Gewicht der Elemente zusammen:
- vertikale Barrieren (Wände, Trennwände);
- Zwischengeschoss- und Kellerdecken;
- Sparren-, Fachwerk- und Dachsysteme;
- Außenverkleidung mit Isolierschichten;
- Ausrüstung, Kommunikation, Technologie, Menschen;
- Schnee- und Winddruck;
- Stiftung.
Alle Komponenten werden sorgfältig berechnet, dann addiert, der Festigkeitsfaktor wird angewendet und die Gesamtlast auf der Basis erhalten. Werden Dehnungen im Laufe der Zeit angenommen, wird auch deren Druck bei der Ermittlung der Tragfähigkeit berücksichtigt.
Wenn der erhaltene Wert geringer ist als der berechnete, wird die Option akzeptiert und der Bau wird nach Plan ausgeführt. Ansonsten wird die Methode der Verbreiterung des Pfahlfußes oder der Erhöhung der Anzahl der Stabelemente verwendet. Die Aufweitung des Stützteils ist bei Schraubpfählen besser, wenn es möglich ist, den Durchmesser der Schaufeln deutlich zu vergrößern.
Verwenden Sie für Stahlbetonelemente die Bohrmethode mit einem Bohrer-Expander oder stellen Sie Tarnpfähle her. Das Verfahren der Bodeninjektion maximiert die Tragfähigkeit, wenn eine Lösung aus Sand und Zement in den Zwischenraum zwischen den Pfahlstäben 1,5 - 2,0 Meter unterhalb der Pfeilerauflage eingebracht wird.
Berechnungsmethoden
Schalen werden auf der Baustelle mehreren Tests unterzogen.Die Anzahl der Kontrollstudien wird vom Autor des Projekts unter Berücksichtigung der Feldbedingungen, der Struktur des Gebäudes und der Bemessungskapazität der Pfähle gemäß den Empfehlungen der Baubehörde GOST für die Bodenuntersuchung ausgewählt. Revisionsprüfungen werden zu Beginn des Eintauchens durchgeführt, um Beton und Metall nicht zu verschwenden und die Bemessungsfestigkeit voll auszunutzen.
Kontrollerhebungen werden nach Methoden durchgeführt:
- statischer Druck auf den Stapel;
- dynamische Aktion;
- Untersuchung des Bodens beim Eintauchen des Referenzstabes;
- die Untersuchung des Bodens mit einer statischen Sonde.
1% der Anzahl der Pfähle auf der Baustelle wird einer statischen Prüfung unterzogen, das Ergebnis hängt von der Komplexität des Bodens, dem Format der Lasten und der Anzahl der Arten von vertikalen Stützen ab. 2% der Anzahl der Stäbe wird dynamisch belastet, jedoch nicht weniger als 6 - 9, je nach Klasse der Struktur.
Die Trageigenschaften von Pfahl und Boden lassen sich mit den Formeln theoretisch, dynamisch und versuchsweise berechnen.
Theoretisch
Das qualitative Ergebnis der Berechnung der Interaktion von Pfählen und Boden wird unter Berücksichtigung der Plastizität der Bodenschicht, der Kompressibilität des Fundamentstabes, erhalten. Lokale Bereiche der Bruchspannung und Umlagerung von Tangentiallasten werden bestimmt. Der minimale Abstand zwischen den Schneckenelementen wird in Höhe des doppelten Klingendurchmessers angenommen, und der maximale wird entsprechend der Druckfestigkeit des Rosts und der Halterung gewählt.
Die Spannweite zwischen den Pfeilern wird von zwei Enden als starr befestigter Träger betrachtet, die Last wird so festgelegt, dass keine Verformungen auftreten, und die zentrale Durchbiegung beträgt nicht mehr als die Standards.
Theoretisch wird die Berechnung der Tragfähigkeit des Pfahls durch die Formel ausgedrückt B = H / dwo:
- H - konstruktive Lagercharakteristik der Stange;
- d - Festigkeitskoeffizient unter Berücksichtigung der Druckfestigkeitsspanne.
Die Quantität H wird durch Multiplikation der Fläche der Stütze oder mit dem berechneten Widerstand des Bodens bestimmt, in dem er in den Boden gelegt wird. Für gängige Bodenschichten werden solche Indikatoren in Bautabellen angegeben, sofern die Tiefe mehr als 1,5 Meter beträgt. Beim Eintauchen verliert die Erde ihre Dichte, die ursprünglichen Eigenschaften brauchen lange, um sich zu erholen. Der maximale Abstand zwischen den Stützen wird mit drei Metern angenommen. Wenn die Berechnung zu großen Lücken führt, fügen Sie mehrere Balken hinzu, um die Spannweite zu reduzieren.
Dynamisch
Die Technologie des dynamischen Verfahrens besteht darin, dass beim Vertiefen der Säule der Widerstand der Bodenschicht zunimmt. Dabei wird der Zusammenhang zwischen der Aufprallkraft beim Eintauchen und der Lagereigenschaft des Elements berücksichtigt. Durch das Rammen werden Schwachstellen des Pfahlfeldes und der Schalen aufgedeckt, um Durchmesser und Länge der Stützen zu berechnen.
Dynamische Vermessungen erfordern keine teure Ausrüstung und hohe Kosten, sie eignen sich zum Testen verschiedener Standardgrößen. Die Kehrseite ist die Tatsache, dass die wechselnde Last den Stärkeindikator manchmal überschätzt und eine Ungenauigkeit in der Berechnung auftaucht. Die dynamische Prüfung wird von erfahrenen Technikern durchgeführt, instabile oder lose Untergründe sind für diese Methode nicht geeignet.
Die Art der Pfähle wird entsprechend den Eigenschaften der Schicht ausgewählt, die sich unter der Stabspitze befindet. Bei Verwendung von felsigen Böden mit geringer Druckbelastung werden Regalpfähle montiert. In anderen Versionen werden Reibpfähle (im Boden eingeklemmt) platziert. Die Länge wird unter Berücksichtigung der Tatsache gewählt, dass die Stange bei vertikaler Belastung um 5 - 10 cm in den Korpus des Grillrosts eingelassen ist.
Versuch
Der Prozess der Probevertiefung wird von technischen Unterlagen begleitet, in denen die Größe, Art und Bemessungsbelastung des Pfahls angebracht sind. Zur Durchführung ist ein detaillierter Plan der Gründung mit den vorgegebenen Peilgruben erforderlich, die von Geologen untersucht wurden.Der Durchgang von Kommunikations- und Elektrokabeln ist angezeigt.
Probefahrten werden durchgeführt bei:
- das Vorhandensein von schwachen Böden, künstlichen Füllflächen;
- die Anzahl der Pfähle beträgt mehr als 2 Tausend;
- Bau von Hochhäusern über fünf Stockwerke;
- wenn Zweifel an der Richtigkeit des theoretischen Teils der Berechnung bestehen.
Das Eintauchen wird von technischen Unterlagen begleitet, die die Bemessungslasten und die Art der Schalen angeben. Die Testergebnisse werden in einem Protokoll festgehalten, das den erlittenen Schaden, die Kategorie des Hammers und die Anzahl der Schläge vor dem endgültigen Eintauchen beschreibt.
Berechnung der Tragfähigkeit von Pfählen unter bestimmten Bedingungen
Die Trageigenschaften von getriebenen Stahlbetonstäben berechnen sich als Summe aus Bodenwiderstand unter Sohle und seitlichem Hindernis F = y (Fd + Fr)wo:
- Fd = u Σ y Fl Hl;
- du - der äußere Umfang der Säule;
- ja - Funktionskoeffizient;
- Fl - seitlicher Widerstand der Erde;
- Hl - die Dicke der Bodenschichten im Kontaktbereich;
- Fr = y R S;
- R - Bodenwiderstand unter der Spitze gemäß Norm;
- S - Stützfläche unten.
Die Berechnung wird auch für gebohrte Gehäuse durchgeführt. Für solche Pfähle wird die Tragfähigkeit nach der Formel berechnet F = R S + u y Fl Hlwo:
- R - Bodenwiderstand unter der Spitze gemäß Norm;
- S - Stützfläche unten;
- du - der äußere Umfang der Säule;
- ja - Funktionskoeffizient;
- Fl - seitlicher Widerstand der Erde;
- Hl - die Dicke der Bodenschichten im Kontaktbereich.
Die Formel zur Berechnung des Indikators für einen Schraubenpfahl unterscheidet sich von den vorherigen Ausdrücken, da andere Eigenschaften sind erforderlich: F = yc ((a1 c1 + a2 y1 h1) D + u G (h - d))wo:
- yc - Funktionskoeffizient;
- a1 und a2 - tabellarische Koeffizienten;
- c1 - Linearitätskoeffizient des Bodens bei Sand oder spezifischer Zusammenhalt bei Ton;
- y1 - das spezifische Gewicht der Erde über dem Schild;
- h1 - das Ausmaß der Vertiefung;
- D der Durchmesser der Klingen abzüglich des Durchmessers des Pfahls selbst ist;
- u - Pfahlbasisumfang;
- G - seitlicher Bodenwiderstand;
- ha - die Länge des Stapels;
- d Ist der Durchmesser der Stützschraube.
Die Tragfähigkeit nach dynamischer, statischer Untersuchung und Sondierung wird durch Berechnung der Lasten und Einwirkungen des Widerstands des Materials überprüft. Wenn eine der Testarten die berechneten Indikatoren nicht bestätigt, dürfen solche Pfähle nicht installiert werden.
