Högfundament

Artikeln kommer att fokusera på tekniken för att upprätta högstammar. Låt oss ta hänsyn till huvudtyperna pålar, ta reda på vilka element de består av, hur de är monterade, för vilka förhållanden de är utformade. Vi kommer att förstå mekaniken i arbetet med högfundament, vi kommer att förstå alla för- och nackdelar.

Om du är intresserad av andra typer av stiftelser föreslår vi att du studerar våra andra artiklar om detta ämne:

• Hur man dränerar platsen
• Vilken typ av stiftelse att välja
• Remsfundament. Del 1: typer, jord, design, kostnad
• Remsfundament. Del 2: förberedelse, märkning, markarbete, formarbete, förstärkning
• Remsfundament. Del 3: konkretisering, slutoperationer
• Remsfundament. Del 4: montering av betongblockkonstruktioner
• Kolumnfundament
• Plåtfundamentet

Den stora migrationen av människor, som dras till naturen, tar sin väg – förortsbyggandet upplever nu en riktig boom. Invånare i megalopoliserar utvecklar förtroende och systematiskt förortsområden och bygger upp dem mer och tätare. Tyvärr får vi inte alltid den webbplats vi gillar med acceptabel lättnad och ”goda” jordar. Det visar sig att alla lurar antingen redan tillhör någon, eller i detta område finns det inget behov av att förvänta sig stabilitet från landet – torv, flottörer eller, ännu värre, någon form av permafrost. Men naturligtvis finns det alltid en väg ut, i detta fall kom tekniker för industriell och flera våningar civil konstruktion till undsättning – det här är högstiftelser som i allt högre grad används i byggandet av privata hus.

Funktioner för användningen av högfundament

Idén att installera strukturer på högar är inte ny, tekniken har varit känd för människor i flera århundraden, men den gick in i ett nytt utvecklingsstadium under andra hälften av 1800-talet, när de istället för trähyllor började använda drivna, ramade och skruvkonstruktioner gjorda av en kombination av stål och betong. Högfundamentet har sin egen tydliga specialisering, det skulle vara felaktigt att prata om dess fördelar jämfört med andra alternativ för att organisera grunden av huset och jämföra dem enligt alla egenskaper. Under de förhållanden för vilka den har utvecklats har högfundamentet inga konkurrenter, det kan inte pålitligt ersättas med en annan struktur. Högar kan användas på vilken typ av jord som helst, utom kanske stenar och grundar med mycket starka horisontella rörelser, men det är tekniskt och ekonomiskt genomförbart att använda dem:

• för byggande av byggnader i områden med hög grundvattennivå;
• där de övre skikten på den naturliga basen kännetecknas av en svag bärförmåga (torvmossor, flottörer), medan täta jordar ligger ganska djupa;
• på ett stort frysdjup (nordliga breddegrader, permafrost);
• på branta sluttningar;
• om byggnadens massa är för stor (till exempel byggnader i flera våningar av tunga material).

Om vi ​​pratar om de tekniska och funktionella egenskaperna hos högfundament, kan vi formulera följande punkter, av vilka många logiskt följer en av de andra:

1. Mångsidighet och variation (ett stort antal tekniska lösningar, det finns alltid ett val för alla förhållanden).
2. Stor bärförmåga.
3. Praktiskt taget behövs ingen manuell arbetskraft (fullständig mekanisering av processer är acceptabel).
4. Industrialisering (det är möjligt att använda element som är helt tillverkade på fabriken, den ”mänskliga faktorn” minimeras).
5. Hög konstruktionshastighet.
6. Förmågan att bygga när som helst på året.
7. Fullständig frånvaro eller minimering av jordarbeten.
8. hållbarhet (särskilt tillämplig på armerad betongkonstruktion).
9. relativ effektivitet (låg materialförbrukning – minskad konsumtion av betong, det finns inget behov av att ta bort och transportera stora jordmassor).

Principen för drift och konstruktion av högstiftelsen

En högfundament är en grupp högar som ligger under hela byggnaden i form av ett ”högfält”, eller under specifika byggnadselement (rader, ”buskar”, en efter en).

I de flesta fall, i den övre delen, kombineras pålarna till ett enda system med hjälp av en grillage – en uppsättning balkar (tvärstänger), ett gitter (ram) eller en fast platta. Förutom att stabilisera enskilda grundpelare, är grillaget utformat för att jämnt fördela byggnadslaster, därför är det ett bärande element. Beroende på om den vilar på marken (kanske till och med begravd), eller det finns ett mellanrum mellan ytan och balken / plattan, delas grillningen upp i: låg och hög. En låg grillning kan också delta i överföringen av tryck till marken (om än i liten utsträckning), men det är utsatt för kraftkrafter och kan inte användas på jordar som är farliga i detta avseende eller komplicerade kuddar är anordnade under den. En hög grillning deltar inte direkt i interaktionen mellan jord och byggnad, därför skjuts den inte ut genom att expandera jord och flyttar inte ”att riva” i förhållande till pålarna. Det kan inte sägas att grillningen är en integrerad del av högfundamenten, eftersom det finns strukturer med enkla huvuden för varje hög..

Varje hög är ett långt stavformat element (ibland med förlängningar i olika delar), genom hälen och sidoytan som laster från husets överjordiska del överförs till marken. Naturligtvis kan du här rita en viss parallell med stolparna på den kolonnformade grunden, bara pålarna läggs en storleksordning djupare, och på grund av deras längd (läs: sidoytornas stora totala yta) verkar de på basen, och använder också en betydande friktionskraft.

Det är intressant att pålarna inte bara är vertikalt installerade, några av dem kan vara placerade i vissa vinklar mot plumaxeln, vilket gör det möjligt att öka den rumsliga styvheten hos hela fundamentet, eftersom vissa av dess element fungerar annorlunda i kompression, böjning och spänning. Enligt mekaniken i växelverkan med jordar är staplarna indelade i:

• rack – skär genom instabila lager och med bottenstödet på ett tätt, lågkomprimerbart lager med god bärförmåga (grus, stenar);
• friktion (friktionshögar, hängande) – vid körning kompakterar de jorden i arbetsområdet och överför lasten till en svag bas endast på grund av friktionskrafter, den bärande effekten av den nedre änden av högen är obetydlig.

Högar fördjupas på olika sätt, därför, enligt tekniken för nedsänkning i marken, delas pålar upp i flera klasser, som kan täcka, så att säga, det huvudsakliga urvalet inom civilingenjör:

1. Drivna högar – färdiga element som installeras i en naturlig bas utan utgrävning, genom att trycka på dem, vibrera, hamra.
2. Drivna högar tillverkas på byggplatsen genom att fylla brunnen med betong. Brunnen kan antingen borras eller dras ut (förskjutning och komprimering).
3. Skruvhögar är stålrör med blad i botten. De skruvas fast i marken, varefter de fylls inifrån med en betongblandning..
4. Pelarspelar – färdiga produkter nedsänks i ett borrat hål.
5. Stödhögar – färdiga produkter installeras i botten av groparna, i gropar eller diken, varefter de fixeras med återfyllning.
6. Injektionshögar erhålls genom att pumpa finkornig betong i jorden under högt tryck.
7. Caissons (nedsänkbara, väl) högar sjunkas i basen under sin egen vikt eller med användning av ytterligare belastning. Parallellt med nedsänkning väljs marken från skalets insida.

Vissa högkörningsmetoder involverar användning av olika typer av skal som kan fylla en specifik roll. För grunda borrhögar används så aktivt icke-avtagbara rör gjorda av takmaterial, som både är vattentäta av den underjordiska delen och formen i toppen. Vid vertikalt rörlig rörteknologi fungerar skalet som en forskalning, det avlägsnas från skäret parallellt med det monolitiska arbetet. Betong och högrör har ett skal som utför en bärande funktion. De flesta högaxlarna är inte utrustade med höljen – vi har direktkontakt ”betong / jord”.

De mest traditionella materialen används för tillverkning av pålar:

1. Trähögar var bland de första som användes, och det måste sägas att de var ganska framgångsrika. Till exempel användes barrträ med en diameter på 20–40 cm, varav några har överlevt väl till vår tid. På torra jordar kan trähögar normalt utföra sin funktion under lång tid, särskilt med nya typer av bearbetning, men naturligtvis kan de inte tävla om hållbarhet med armerad betongprodukter.
2. Armerade betonghögar är de mest populära just nu. Dessa är färdiga produkter med en längd på 3 till 12 meter, oftast har de en solid kvadratisk sektion (från 20×20 till 40×40 cm), även om det finns andra alternativ – rund, prismatisk, triangulär, komplex. Armeringsburet för den färdiga betongprodukten är huvudsakligen nödvändigt för att motstå böjbelastningar, men för driven neddjupning hjälper metallen också att motstå chockbelastningar, därför ökar antalet tvärgående strukturförstärkningar vid änden av högen.
3. Betonghögar har inte fullkroppsarmering, men stålramar appliceras på toppen.
4. Rubble betonghögar kan innehålla upp till 30% spillsten i sin massa.
5. Metallhögar är runda eller rektangulära rör.
6. Kombinationer av olika material är ganska vanliga, till exempel fylls ett stålrör i en skruvhög med betong, eller en metallspets med blad placeras på en trästock.

Beroende på många faktorer, vars huvudsakliga är den specifika typen av hög och tekniken för nedsänkning.

• byggnadens massa och struktur;
• bärkapacitet för varje element i högfundamentet;
• egenskaper hos den naturliga basen;
• arbetsförhållanden på byggplatsen (hög byggnadstäthet, täthet …).

Trots det faktum att inte alla högar som anges ovan används i privat konstruktion är oftast flera alternativ för påelfundament lämpliga för att lösa ett specifikt problem, då väljs den mest ekonomiskt lönsamma bland de tillgängliga. Vi kommer att prata om dem vidare..

Konstruktion av en högfundament

Konstruktionen av en högfundament börjar med samma förberedande operationer som när du skapar någon annan. Arbetsområdet rensas för vegetation och sodavatten avlägsnas, tillträdesvägar förbereds, dränerings- och avvattningsoperationer utförs, material importeras i sin helhet och andra logistiska problem löses. Vidare tas markeringarna på byggnadens axlar och platsen för varje brunn i naturen. Vi beskrev i detalj förberedelsesteget för nollcykeln i artikeln “Strip foundation. Del 2: förberedelse, märkning, markarbeten, formforskning, förstärkning ”.

Naturligtvis genomförs preliminära ingenjörsgeologiska undersökningar på platsen, på grundval av vilka alla huvudegenskaperna hos de befintliga marken avslöjas – deras lagersammansättning, bärkapacitet (kompressibilitet), graden och naturen hos fukt (vattenbalans). Parallellt med den geologiska undersökningen beräknas driftsbelastningen från byggnadens ovanjord, som kommer att appliceras på jordarna..

Särskild uppmärksamhet ägnas arbetsvillkoren. Nyanser som närvaro av andra byggnader i närheten som kan skadas eller det trånga utrymmet på en byggarbetsplats kan dramatiskt påverka valet av en viss teknik..

De erhållna uppgifterna betraktas i ett komplex, de kommer att bli utgångspunkten i utvecklingen av projektet med högstiftelsen. Utformningen av högstiftningen kommer att bestå av följande punkter:

• bestämning av markens bärförmåga och laster från strukturen;
• val av typ (sektion, material, konstruktion) av pålar;
• rationellt val av nedsänkningsteknologi (inklusive utrustningens detaljer);
• beräkning av det erforderliga antalet högar och arten av deras plats;
• dykdjup beräkning;
• grilldesign (höjd / djup, material, sektion);
• modellera grundarbetet – jämföra möjliga deformationer med acceptabla;
• ekonomisk motivering.

När serien med artiklar utvecklats berörde vi upprepade gånger problemen med att utveckla stiftelser och, där det var möjligt, gav vi praktiska rekommendationer i denna fråga: ”Strip foundation. Del 1: Typer, mark, design, kostnad ”eller i avsnittet Column Foundation Design i föregående publicering av Column Foundation. När det gäller påelfundament är situationen mycket mer komplicerad, främst på grund av det faktum att eftersom vi har valt och börjat beräkna pålar betyder det att vi per definition har mycket problematiska jordar och ett relativt tungt hus. Därför är det bättre att anförtro skapandet av ett arbetsprojekt till organisationer som är specialiserade på detta, som använder modellering av datorprogram för beräkningar och styrs av de nuvarande GOST: erna.

Nedsänkning av färdiga högar

Vi har redan noterat att pålar som tillverkas på fabriken (som regel är dessa betongprodukter) och som redan är i färdig form nedsänkta i basen kallas driven högar. Denna version av påelfundamentet kännetecknas av en ökad bärförmåga, eftersom jorden nära axeln är komprimerad. En bieffekt av markförskjutning kan betraktas som den växande dynamiska spänningen i grunden, som ett resultat ett antal begränsningar för arbetsvillkoren. I allmänhet säkerställer fabriksstaplarnas industriella karaktär (i motsats till de som är stoppade) all väder och hög grundkonstruktion, bekväm logistik, lågt beroende av vattenmättnad i marken, hög bärförmåga (på grund av kompaktering) och låg materialförbrukning.

Processen med att köra högar i marken utförs med massiva hammare (massan för den slående delen är från 1,5 till 9 ton), installerad på tunga självgående fordon. Vanligtvis används hydraul- och kabelgrävare, bandkranar, som har en roterande styrmast och en diesel-, mekanisk eller hydraulisk hammare som rör sig längs den. Vibrationshamrar och vibrationshamrar, pressinstallationer kan också användas som pålningsutrustning..

Den drivna högens körcykel kommer att se ut så här: maskinen tar tag i högen och drar den upp – högen stiger och körs in i copra-ramen – hammarslagets del verkar på produkten och driver den i marken. Det finns flera sätt att påverka.

Om en dieselhammer används utförs huvudarbetet cykliskt enligt principen om förbränningsmotorn (anfallaren tappas från en höjd, bränsleblandningen antänds, hammaren höjs på grund av rekyl).

Sänkning och höjning av hammarens arbetsdel sker på grund av hydraulik – det finns ingen tappning och rekyl, vilket möjliggör finjustering av frekvensen och drivkraften.

Tunga vibratorer är fixerade på höghuvudet och ger det vibrationer riktade längs axelns bagageutrymme. Driften av vibrationsutrustning utförs av en hydraulstation eller en elektrisk motor med en excentrisk mekanism.

Vid konstruktionen av SVU-pressmaskiner är huvudelementen: hydraulcylindrar för arbetsslaget och backslaget, samt en lastram för att hänga ankarbelastningen. Funktionen för sådana installationer är tillämpningen av konstant statiskt tryck.

Körning med påverkningshögar anses med rätta vara den snabbaste och billigaste nedsänkningsmetoden (från cirka 300 rubel per linjär meter), men det åtföljs av en betydande ljudnivå och markvibration, därför kan den inte användas i täta byggnader eller till exempel i skredzoner. En annan viktig punkt – du behöver en ganska stor plats (cirka 15×35 meter).

Fördjupningen av pålarna genom indragning används om byggarbetsplatsen ligger i den historiska delen av staden, nära förfallna eller nödbyggnader, på rörlig jord. Den osäkra fördelen med intryck är den höga noggrannheten att driva pålen, bibehålla huvudets integritet, förmågan att mäta bärfastheten för varje fundamentelement i realtid, kompakthet (du kan arbeta i trånga förhållanden – en plats som mäter 10×10 meter, till närmaste struktur – från 1 meter). Hörn- och sidopelar kan också köras in genom att trycka på. Denna teknik är något dyrare – ungefär från 800 rubel per springmätare.

Vi undersökte principerna om maktfördjupning av den färdiga högen, detta är så att säga huvudhandlingen. Det bör emellertid noteras att före påbörjandet av massfördjupningen av brunnarna installeras testhögar på platsen, som efter att ha hållit i flera dagar (från 1 till 10, beroende på markens egenskaper), utsätts för experimentella tester. Högen träffas antingen med en hammare (dynamisk metod) eller laddas stegvis (statisk metod), varefter uppbyggnaden mäts. Syftet med detta steg är att bestämma den faktiska bärförmågan för varje element i påelfundamentet. Baserat på de erhållna resultaten bekräftas antingen konstruktionsberäkningarna, eller så justeras längden, sektionen, kvantiteten och systemet för högen..

Ledarborrning kan användas för att optimera sjunkprocessen för färdiga pålar. Denna procedur gör det möjligt att minska belastningen på marken, minska buller och vibrationer, använda längre borrhål och passera sandlager som är mer än 2 meter tjocka. Borrhålen har en diameter mindre än tvärsnittet av armerade betongprodukter, de når inte konstruktionshöjden på högen som sjunker med 0,5-1 meter djup.

Om högen slutar under nedsänkning (fenomenet kallas ”misslyckande”), avlägsnas överskottet av dess överjordiska del, och den begravda delen testas för att uppfylla konstruktionens bärförmåga. Om otillfredsställande resultat erhålls, installeras en ytterligare dubbelhög i närheten.

Efter att ha skapat ett högfält, skärs betongen på alla högar i samma höjd, elementen i förstärkningsburet kan sparas och fällas tillbaka för ligering med grillstrukturen.

När man väljer en organisation för konstruktion av en högfundament, är det absolut nödvändigt att ta hänsyn till egenskaperna hos entreprenörens utrustning – vikt (specifikt tryck på chassit på basen), hammars funktioner.

Tillverkning av ramade högar

Rammade högar är gjorda av betong direkt på byggplatsen. Sådana fundament är svårare att tillverka och dyrare (från 23 000 rubel per kubikmeter); under konstruktionen är de mycket beroende av väderförhållanden och jordvattenbalans. Fördelen med monolitiska högar kan betraktas som möjligheten att bygga nära byggnader och inuti byggnader (för återuppbyggnad, förstärkning av grunden). Dessutom finns det alternativ att inte använda tung utrustning på platsen – ibland kan du göra med en motoriserad eller till och med handborr (om konstruktionsdiametern är upp till 30 cm). Vi lägger till att när man organiserar utvidgningen av hälen är det möjligt att väsentligt öka högkapaciteten på högen och underlaget som helhet. I princip består processen för uppförande av en gemensam utborrad hög av följande operationer:

1. Med hjälp av en skruv med borrhål tillverkas brunnar i marken. Det finns många alternativ för att producera en brunn med en slagverkmetod – genom att förflytta jorden genom vibrationsramning, hammare av återvinnbara / icke-återvinnbara skal.
2. En armeringsbur placeras i brunnen.
3. Med domkrafter föras ett betongrör in i kaviteten, på vilken en mottagningstratt installeras.
4. Betong matas in i brunnen, röret extraheras när brunnen fylls.
5. Betong komprimeras genom mekanisk komprimering, pneumatisk eller hydraulisk komprimering.
6. Högens huvud bildas (inventeringsledare).
7. Högen sätts tills betongblandningen har härdat helt.
8. Om det behövs skärs höghuvudena till designhöjden.

För de flesta steg i produktionen av ramade högar kan SNiP 3.02.01–87 ”Jordstrukturer, fundament och grundar” och SNiP 3.03.01–87 ”Bärande och inneslutna strukturer” tillämpas. Du kan hitta många användbara saker i vår artikel ”Kolumnfundament”, liksom ”Remsfundament. Del 3: konkretisering, slutoperationer ”.

Skruva pålar

Denna typ av högar står ensam, eftersom det är en fullklass i form av konstruktion och nedsänkningsmetod. Skruvhögen är ett stålrör (diameter 50–300 mm, väggtjocklek från 3–6 mm, längd på en enda bit upp till 12 meter) med en spetsig ände, till vilken karosseriet ett specialblad är svetsat och ett metallhuvud till änden av den ovan marken. Många tillverkare täcker sina produkter med antikorrosionsföreningar baserade på epoxihartser; livslängden för skruvhögar av hög kvalitet förklaras av dem som ”150 år eller mer”.

De tekniska och funktionella fördelarna med fundament på skruvpålar anses vara:

• hög konstruktionshastighet;
• chocklös nedsänkning;
• möjligheten till manuell installation;
• installationsnoggrannhet;
• brist på jordarbeten;
• seismiskt motstånd;
• hög motståndskraft mot frostskakningskrafter (slät sidoyta med en liten total yta).

Skruvhögar monteras genom skruvning, och användning av en ytterligare vertikalt verkande last är inte nödvändig. Därför kan nedsänkning av skruvhögen göras med ett motoriserat verktyg eller till och med manuellt. Vid behov (sandlager, större djup) kan pilotborrning av hjälpbrunnar användas. Förutom drivna pålar tillåter denna sänkningsmetod jorden att komprimeras runt skaftet. Beroende på produktens diameter, bladarea, väggtjocklek kan varje hög tåla tryck från 1 till 30 ton.

De installerade pålarna hälls från insidan med betong med en styrka av M300 och högre. För att förbättra bärförmågan kan håligheten i ett stort rör förstärkas med en stålram.

Efter installationen av hela högfältet skärs skruvarna på höjden, huvuden med den önskade konstruktionen monteras och svetsas på dem, vilket beror på typen av grillage (för en stång eller den första kronstocken, för en armerad betongöverdrag, för en monolitisk platta).

Det är ungefär hur vi ser moderna högstammar. Naturligtvis var det möjligt att beskriva långt för alla typer av högar, men för att förstå i vilken riktning man ska röra sig och som ett resultat göra rätt val borde det finnas tillräckligt med information. Nästa i raden har vi en monolitisk grund.