Grămadă de fundație

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Instalarea fundațiilor adânci pentru construirea unui pod în California

Grămada de fundație este un tip de fundație profundă sau fundație indirectă care are particularitatea, în comparație cu fundația directă , de a transmite o parte deloc neglijabilă a sarcinii verticale datorită fricțiunii de -a lungul suprafeței laterale a fundației, precum și, în funcție de raportul dintre diametrul stâlpului și înălțimea acestuia, cu presiunea care acționează pe suprafața de sprijin de la baza stâlpului. [1] Acest tip de fundație are avantajul de a reduce tasări pe termen lung , prin posibilitatea de a exploata rezistența (atât prin frecare și în suport) de adâncime și adecvat portanta straturi de sol (depășind în profunzime orice moi și neadecvate solurilor , pitch-uri sau cavități). [2]

Domeniul de aplicare

Schema de fundație pe grămezi de vârf care ating substratul A cu o capacitate portantă adecvată

Fundațiile de grămadă sunt utilizate ori de câte ori este imposibil să se adopte fundații obișnuite de suprafață:

  • din cauza lipsei capacității portante a solului aflat în afară;
  • atunci când este tehnologic imposibil să se realizeze fundații superficiale (structuri offshore, soluri incoerente supuse unor gradienți de filtrare înalte etc.);
  • din cauza incompatibilității așezărilor absolute sau diferențiale ale fundațiilor superficiale cu tipul de structură care urmează să fie întemeiată;
  • atunci când este necesar să se izoleze fundațiile de solul de la suprafață, deoarece este supus eroziunii sau altor fenomene care îi modifică periodic sau ocazional caracteristicile fizice.

fundal

Utilizarea stâlpilor de lemn ca structură portantă și de fundație datează din timpurile preistorice. Hennebique a fost în 1897 cel care a înlocuit, pentru prima dată, stâlpii de lemn cu cei din beton armat , în construcția fundațiilor atelierelor companiei Babcock-Wilcox. În Belgia au fost folosite în 1902 pentru fundațiile unui pod din Laeken și în 1903 pentru înființarea unei școli la Bruxelles . În America de Nord au fost introduse în 1904 de Reynolds. Producția pe scară largă de ciment Portland a marcat o nouă tehnică în fabricarea stâlpilor și numeroși constructori au studiat sistemul și au propus noi tipuri, pentru a face această structură portantă mai potrivită pentru a rezista la sarcini din ce în ce mai mari, mai sigure și mai economic.în comparație cu alte sisteme de fundație. Stâlpii metalici din profile H au fost folosiți pentru prima dată în 1908 și s-au răspândit considerabil după ce au fost aplicați cu succes pentru fundațiile podului rutier din Nebraska în 1930.

Clasificare

Schema de conducere a stâlpilor

Piloții de fundație, pe baza metodologiei de instalare, sunt împărțiți în:

  • grămezi găurite sau cu îndepărtarea solului: grămezi obținute prin forarea solului și extragerea unui volum de sol aproximativ egal cu cel al grămezii
  • stâlpi conduși sau fără îndepărtarea solului: stâlpi obținuți prin acționare, fără găurire și îndepărtare prealabilă a solului, prin bătaie, aplicarea presiunii statice sau prin vibrații la vârf

Capacitatea portantă

Capacitatea portantă a unei grămezi de fundație corespunde teoretic sarcinii verticale maxime pe care grămada o poate suporta înainte de rupere.

În mod obișnuit, capacitatea portantă a unei grămezi de fundație este dată de suma a două rate:

  • capacitatea portantă atribuită vârfului stâlpului (capacitatea de vârf sau de bază);
  • capacitatea portantă atribuită suprafeței laterale a stâlpului (purtată de frecare laterală).

Când una dintre cele două rezistențe este minimă în comparație cu cealaltă, aceasta din urmă poate fi neglijată, atunci avem:

  • stalpi suspendati: varful nu atinge solul a carui rezistenta este egala sau mai mare decat cea dorita si echilibrul este asigurat de frictiunea laterala care se dezvolta intre suprafata laterala a stalpului si solul inconjurator;
  • stâlpi de vârf sau stâlpi susținuți: vârful atrage pe un sol a cărui rezistență este egală sau mai mare decât cea dorită și, prin urmare, echilibrul este asigurat de reacția solului la vârful acestuia de stâlp.

Capacitatea portantă variază în funcție de caracteristicile solurilor (soluri coezive sau soluri necoezive), iar în literatura tehnică există diferite formule (de obicei statice pentru piloții forați și dinamici pentru piloții conduși) pentru calcularea capacității portante în diferite cazuri.

Tipologie

Stâlpi de lemn

Acestea fac parte din grupul de poli conduși. Se mai folosesc stâlpi de lemn care se obțin din trunchiuri de copaci, cu un diametru la vârf de la 10 la 20 cm. Cea mai potrivită cherestea este zada roșie, pin , stejar , ulm , castan și arin . Cu cât lemnul este mai bogat în rășini, cu atât este mai rezistent și mai durabil. Prin urmare, lemnul nordic este cel mai bun (pin rusesc, suedez și norvegian). Fibrele trebuie să fie drepte și tulpina, decojită, fără noduri și impurități. O lopată din fontă sau oțel este aplicată la capătul ascuțit, în timp ce o capulă de oțel este aplicată pe cap, care primește loviturile ciocanului atunci când se deplasează în pământ. Pot fi deteriorate în timpul introducerii. Grămezile supuse alternanței dintre uscat și umed (variație a nivelului pânzei freatice ) se deteriorează rapid, în timp ce, dacă sunt cufundate în mod constant în apă, sunt păstrate mult mai mult. Celelalte cauze ale deteriorării atât în ​​munca uscată, cât și scufundate în ape dulci sau marine sunt:

Primii atacă lemnul deasupra nivelului apei, celălalt în partea scufundată. Xilofagii marini sunt mai dăunători decât alții. Protejarea cherestelei împotriva acestor atacuri se realizează cu tratamente ale substanțelor antiseptice, cum ar fi ulei de gudron greu sau creozot, clorură de zinc și sulfat de cupru

Stâlpi metalici

Acestea fac parte din grupul de poli conduși. În America de Nord, stâlpii metalici au fost folosiți pe scară largă pentru construirea fundațiilor zgârie-nori. Stâlpii metalici sunt realizați cu profile H sau tubulare cu sau fără vârfuri. Acestea sunt puțin utilizate în alte aplicații, deoarece sunt foarte scumpe și sunt ușor perisabile prin coroziune . Pentru a remedia consecințele fenomenelor de coroziune, este recomandabil să utilizați oțel de cupru sau să utilizați secțiuni mai mari decât minimul necesar. Se poate utiliza și o acoperire de mortar de ciment în secțiunea cufundată în apă cu o grosime de cel puțin 7 cm. Stâlpii sunt așezați pentru conducere cu ajutorul unui șofer , cei tubulari după conducere sunt umpluți cu beton . Stâlpii metalici nu suferă daune atunci când bat ca niște stâlpi de lemn.

Stâlpi de beton

Armura unui stâlp

majoritatea fundațiilor de piloți sunt acum construite cu piloți de beton. Stâlpii de beton sunt împărțiți în două categorii clar distincte:

  • stâlpii construiți fără lucru: sunt construiți la fața locului și, după condimentare , sunt conduși în pământ prin bătăi, ca niște stâlpi de lemn, sau prin intermediul unui jet de apă sub presiune;
  • grămezi turnate pe șantier: se disting prin metoda de acționare a sacoului metalic care funcționează ca cofraj, în:
    • stâlpi de conducere pentru bătăi:
      • grămezi turnate pe șantier în cofraje recuperabile adecvate, fixate prin bătăi;
      • stâlpi turnați pe șantier în cofraje adecvate, introduse prin bătaie, dar de unică folosință;
    • grămezi plictisite: grămezi aruncate la fața locului în cofraje recuperabile, acționate prin foraj

Tubul de formare poate fi alcătuit dintr-un singur element sau din mai multe elemente unite între ele, de obicei prin sudare , pe măsură ce cofrajul este introdus. În cazul în care cofrajul este metalic, odată fixat este abandonat în pământ pentru a apăra betonul proaspăt de orice eroziune și scurgeri (stâlp tubular), conducta utilizată este formată dintr-o tablă ușoară cu o suprafață ondulată .

Polonii construiți fără muncă

Categoria include toți stâlpii prefabricați și fixați în pământ atât prin bătaie, cât și prin jeturi de apă comprimată. Au fost primii folosiți după stâlpii din lemn. Secțiunea stâlpilor este plină și, în general, pătrată, hexagonală și uneori octogonală. Secțiunea circulară goală este adoptată pentru stâlpii centrifugați. Această categorie de postări este de obicei conică. Stâlpul trebuie să fie echipat cu o armură adecvată capabilă să reziste la solicitările create de ridicare și transport, prin bătăi și de sarcina statică pe care trebuie să o suporte.

Tipologie

Printre cei mai cunoscuți istorici poli construiți în afara amplasamentului, următoarele sunt menționate în ordine cronologică:

  • Stâlp Hennebique: secțiune pătrată cu fețe paralele. Armătura este alcătuită din 4 fiare longitudinale și paranteze pătrate dispuse la distanțe variabile (5 - 8 cm la cap și vârf și 15 - 20 cm în corpul stâlpului). Secțiunea maximă este de 40x40 cm;
  • Polul considere: în general de secțiune octogonală. Comparativ cu precedentul, armătura transversală constă dintr-un etrier spiralat . La vârf, stâlpii sunt prevăzuți cu un stâlp de oțel similar cu cel al stâlpilor de lemn;
  • Stâlp Bignel: a fost proiectat astfel încât să poată fi introdus fără a bate cu ajutorul apei sub presiune. Are o gaură centrală de-a lungul axei longitudinale prin care se aplică un jet de apă sau aer comprimat. De asemenea, apa iese lateral din găuri speciale și, deplasând particulele de sol, facilitează coborârea polului prin propria greutate. Acest sistem poate fi utilizat în soluri nisipoase sau nisipo-argiloase care pot fi fluidizate de apă sub presiune;
  • Stâlp Zublin: are o secțiune pentagonală cu armătură longitudinală formată din 5 tije și suporturi dispuse în formă de stea. Dacă este fixat cu apă comprimată, are o gaură longitudinală ca cea precedentă;
  • Stâlp SCAC: sunt stâlpi centrifugați, prin urmare au o secțiune goală. Armura inelului este formată din fiare longitudinale și o spirală dublă densă de sârmă de oțel ( fretaj ).

Polonii aruncați la locul lor

Stâlpi de conducere (în cofraj recuperabil)

Această categorie include toți stâlpii din beton simplu sau armat, obținuți prin turnarea și compactarea puternică a betonului proaspăt într-un cofraj metalic (tuboform) introdus în pământ cu lovituri de ciocan, fără îndepărtarea materialului deoarece tuboforma, în funcție de tipul de stâlp, este închis la bază printr-un stâlp metalic (recuperabil sau de unică folosință) sau printr-un capac de beton. Cofrajul este extras și recuperat progresiv. Stâlpul poate fi întărit cu o cușcă metalică compusă din tije longitudinale conectate cu o spirală capabilă să reziste sarcinii statice pe care trebuie să o suporte. Cușca este introdusă în tub înainte de turnare.

Tipologie

Printre cei mai cunoscuți stâlpi istorici construiți pe șantier, sunt demne de remarcat următoarele, care diferă în funcție de metoda de acționare a tubului și de compactarea betonului:

  • Stâlp Simplex: sistemul original constă în scufundarea în pământ a unei țevi prevăzute cu un stâlp de aligator recuperabil (ulterior a fost înlocuit cu un stâlp de beton care este abandonat în pământ), până când se ajunge la deșeurile dorite. Ulterior, betonul proaspăt este turnat, tuboforma este extrasă treptat și conglomeratul este compactat cu un ciocan special. Pentru a întări stâlpul, la baza acestuia se poate crea o mărire sau un bec pentru a crește secțiunea utilă de sprijin a solului (presat simplex). O variantă a grămezii simplex este duplexul, care se obține prin introducerea unui stâlp în interiorul celuilalt, adică prin baterea țevii concentric cu un stâlp nou în betonul proaspăt, în acest fel conglomeratul este forțat să se lărgească, compactând măcinat lateral;
  • Stâlp Franki: diferă în mod substanțial de stâlpul Simplex pentru sistemul de acționare a țevii. După plasarea țevii (diametrul variază de la 35 la 52 cm) pe sol, o anumită cantitate de beton uscat este aruncată pe fund și lovită cu un ciocan special pentru a forma un dop aderent la carcasa de pe fundul țevii. . Acest capac, sub acțiunea ciocanului, pătrunde în pământ și trage cu el, datorită aderenței sale puternice, tubul la adâncimea dorită, împiedicând atât apa subterană, cât și pământul să pătrundă în interior. Ulterior, becul de bază se formează prin fixarea tubului astfel încât acesta să nu se mai poată scufunda și continuând să bată capacul pentru a-și depăși aderența împotriva carcasei și forțându-l să se extindă și să pătrundă în sol la bază. În această fază, betonul continuă să fie adăugat pentru a avea o cantitate suficientă de conglomerat în conductă pentru a împiedica pătrunderea apei și a pământului. Odată realizată baza, arborele stâlpului se formează prin adăugarea de beton, întotdeauna de o consistență uscată, care se bate cu ciocanul în timp ce în același timp jacheta metalică este ridicată secțiune cu secțiune. betonul comprimat de ciocan invadează solul înconjurător extinzându-se sub formă de inele neregulate sau proeminente. Prin urmare, tulpina își asumă un diametru mai mare decât cel al învelișului metalic, provocând astfel o a doua compresie puternică în sol.
  • Stâlp expres: este foarte asemănător cu stâlpul Franki, dar diferă în funcție de tipul de stăpân folosit. De fapt, ciocanul nu lovește capul tubului jachetei, ci pe capul unei grinzi mari de metal dublu T plasate în interiorul tubului, care transmite lovitura lopatei de beton și îl obligă să se scufunde în pământ, trăgând tubul de căptușeală. . La capătul tubului există un piston inelar. Betonul este apoi turnat și grinda dublă T este ridicată trăgând și pistonul inelar în sus. Betonul turnat trece apoi în spațiul de sub piston. Grinda este coborâtă din nou, închizând fereastra inelară a pistonului și întregul sistem presează betonul situat în camera inferioară. În același timp, tubul este retras și betonul comprimat în cameră se extinde în solul înconjurător. Cu această tehnologie se pot realiza stâlpi cu o adâncime maximă de 14 m și un diametru de aproximativ 60 cm.
Grămezi plictisite
Fazele de execuție a unui teanc plictisit

Categoria include toate tipurile de piloți simpli sau de beton armat, turnați la fața locului pentru care tuboforma (fără tijă) coboară în pământ prin intermediul burghielor speciale sau a sondelor de percuție. Practic, grămezile plictisite diferă de cele anterioare, deoarece materialul este îndepărtat în timpul fazei de conducere. Scufundatorul care cade de sus prin propria greutate lovește solul cu forță și îl pătrunde facilitat de muchia de tăiere plasată la capăt. Materialul trecut prin supapă este depus în corpul sondei din care este extras ulterior. Tubul jachetei, atât pentru greutatea proprie, cât și pentru mișcarea de rotație imprimată, coboară în pământ.
Stâlpul poate fi întărit cu o cușcă metalică compusă din tije longitudinale conectate cu o spirală capabilă să reziste sarcinii statice pe care trebuie să o suporte. Cușca este introdusă în tub înainte de turnare.

Tipologie

Grămezile găurite diferă în esență prin modul de compactare a betonului care poate fi prin bătăi mecanice directe sau prin aer comprimat. Acestea includ:

  • Pilă Strauss: este prototipul piloților plictisiți. Betonul este apăsat cu un ciocan pe măsură ce este introdus în tub. În același timp, tubul sacoului este extras.
  • Stâlp SACOP: tulpini către stâlpul Strauss. Diametrul tubului de formă variază de la 30 la 60 cm în funcție de natura solului și de sarcina de lucru pe stâlp. Introducerea țevilor de placare se realizează cu o sondă excentrică specială care, în cădere, pe lângă săparea pământului pentru coborârea țevii, creează sfărâmături care vor fi ulterior umplute cu beton. Polul ia astfel forme asimetrice cu expansiuni care cresc fricțiunea laterală. Odată atinsă adâncimea dorită, se creează becul de bază și apoi tija aruncând cantități adecvate de beton în tubul de înveliș care este comprimat cu un ciocan și recuperând treptat cofrajul.
Stâlpi cu diametru mare

Odată cu progresul tehnicii de construcție a devenit posibil să se execute piloți cu un diametru de până la 2 m și adâncimi peste 40 m, cu capacități utile de funcționare de ordinul a câteva sute de tone:

  • Stâlp Benoto: Echipamentul Benoto este format dintr-unul:
    • mașină de conducte: mașină care oferă carcasei o mișcare rotativă alternativă pentru a facilita introducerea acesteia în pământ. Este acționat de un motor diesel sau electric și este montat pe un șasiu de cauciuc. Mișcarea rotativă alternativă este imprimată pe tub prin intermediul unui cric hidraulic acționat de o pompă ;
    • mașină de găurit: formată dintr-o capră metalică detașabilă dotată cu un troliu acționat de un motor diesel. Capra este articulată cu un braț oscilant care este folosit pentru manevrarea cupei;
    • cupă cilindrică (hammergrab): echipată în partea inferioară cu cochilii controlate de o singură frânghie. Fălcile cochiliei pot fi blocate în poziția deschisă pentru zdrobirea solului înainte de extracție.

Comportamentul polilor de grup

Fundațiile de pe piloți constau de obicei din grupuri de piloți apropiați unul de celălalt, numiți piloți și, în general, capacitatea portantă a grupului nu este egală cu suma capacităților portante ale piloților individuali, deoarece solul care înconjoară teancul este, de asemenea, perturbat de antrenarea grămezilor.stâlpi adiacenți ( becurile de presiune ale stâlpilor individuali interferează). Prin urmare, este important să cunoașteți distanța la care să plasați poli pentru a preveni ruperea unui grup de poli foarte apropiați într-un singur bloc de-a lungul perimetrului grupului în sine. Există o distanță critică (experiența lui Whitaker pe soluri argiloase) care marchează variația metodei de rupere;

  • pentru distanțări mai mari decât această valoare critică, se produce ruperea polilor individuali;
  • pentru valori mai mici decât valoarea critică, grupul se descompune ca unitate.

Distanța dintre poli depinde de diametrul și lungimea lor; de regulă, se adoptă o valoare mai mare de 3 ori diametrul stâlpului, altfel grămada se comportă ca un singur bloc.

Structuri intermediare

Între structura de susținere a elevației și piloți există un element de fundație intermediar: de exemplu soclurile . Sub acestea există mai multe moduri de a aranja stâlpii, care depind de necesitatea descărcării încărcăturilor. Cu toate acestea, cel puțin două grămezi sunt planificate sub o structură intermediară de fundație. Aranjarea acestora are loc într-un mod precis: centrul de greutate al sistemului de grămadă de sub fundația intermediară trebuie să coincidă cu centrul de greutate al stâlpului care se descarcă pe acel sistem de grămadă.

Fricțiune negativă

Fricțiunea negativă apare atunci când o grămadă traversează straturi de sol foarte comprimabile (pâlcuri, argilă încă nu consolidată etc.), scăderea stratului freatic și suprasolicitări puternice. Dacă aceste straturi sunt comprimate după construcția grămezii, datorită fricțiunii grămadă-sol, solul transmite o împingere în jos către grămadă (frecare negativă) care reduce acțiunea lagărului datorită fricțiunii laterale a stratului afectat. Această situație poate anula ridicarea laterală a fricțiunii acelui strat și, dacă există inversarea forțelor de frecare, determină, de asemenea, o creștere a sarcinii pe care trebuie să o suporte stâlpul, în practică fricțiunea laterală în loc să sprijine stâlpul tinde să se încarce aceasta. Prin urmare, în faza de proiectare, este necesar să se cunoască natura terenului traversat și să se ia în considerare orice efecte legate de frecare negativă.

Notă

  1. ^ Pietro Colombo , Francesco Colleselli, Elements of Geotechnics, Zanichelli, Bologna 1449 (ed. III), ISBN 88-08-07273-8 . cap. 16 p.333.
  2. ^ Pietro Colombo , Francesco Colleselli, Elements of Geotechnics, Zanichelli, Bologna 2004 (ed. III), ISBN 88-08-07273-8 . cap. 16 p.325 și următoarele.

Bibliografie

  • Renato Sansoni, Pile și fundații de grămadă , Hoepli
  • Carlo Cestelli Guidi, Mecanica solului și stabilitatea fundației , Hoepli

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității Tezaur BNCF 27566 · GND (DE) 4173981-4 · BNF (FR) cb11959342t (data)
Inginerie Portal de inginerie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de inginerie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Palo_di_fondazione&oldid=116738101 ”