Винтовые сваи

Это Руководство должно использоваться только для предварительных расчетов и применимо только к глубокой установке винтовых свай и винтовых анкеров в однородных грунтах. Он применим только для проектирования, когда глубина (D) до верхней винтовой пластины более чем в 10 раз превышает диаметр (B) винтовой пластины, а минимальная глубина заделки винтовой пластины составляет 5 футов. Методы, описанные в данном Руководство предоставляет оценку ПРЕДЕЛЬНОЙ емкости; Инженер должен применить соответствующий Коэффициент безопасности для получения ДОПУСТИМОЙ производительности.

Общее уравнение несущей способности

В настоящее время проектирование винтовых свай и винтовых анкеров в целом следует традиционной теории общей несущей способности, используемой для сжимающей нагрузки фундаментов. Общее уравнение несущей способности Терзаги для определения предельной несущей способности, приведенное в большинстве учебников по проектированию фундаментов, часто формулируется как:

qult = c’Nc + q’Nq + 0.5γ’BNγ

qult = предельная несущая способность блока

c’ = эффективная сплоченность

q’ = эффективное напряжение вскрыши = γ’D

γ’ = эффективная удельная масса почвы

B = диаметр спирали

Nc, Nq, Nγ = коэффициенты несущей способности

Примечания по использованию уравнения общей несущей способности Терцаги:

1. Поскольку B для винтовых свай и винтовых анкеров считается очень малым по сравнению с большинством бетонных оснований, некоторые инженеры предпочитают игнорировать термин 0.5γ’BNγ при проектировании.

2. В насыщенных глинах под сжимающей нагрузкой можно также использовать Коэффициент несущей способности Скемптона (1951) для неглубоких круглых винтовых пластин:

3. Удельный вес грунта представляет собой общий (влажный) удельный вес, если винтовая пластина находится выше уровня грунтовых вод, и единицу плавучего веса, если винтовая пластина находится ниже уровня грунтовых вод.

4. Для насыщенных глинистых грунтов с φ’ = 0 Nq = 1.0; Для песка Nq является функцией угла трения, φ’

5. Во всех случаях, как для сжимающей, так и для растягивающей нагрузки, верхний предел допустимой нагрузки определяется механической прочностью винтовой сваи или винтового анкера, как указано производителем.

Вклад вала в мощность

Многие винтовые сваи и спиральные анкеры изготавливаются с квадратными центральными валами. Для этих свай/анкеров вклад вала в предельную несущую способность обычно игнорируется, и общая грузоподъемность рассчитывается только на основе несущей способности винтовой(ых) пластины(ов). Для винтовых свай и винтовых анкеров с круглыми стальными центральными валами сечение вала между пластинами для многоспиральных элементов не учитывается, но вал над верхней пластиной может быть включен в проект, по крайней мере, для той части вала, которая полностью соприкасается с почва, как обсуждалось в разделе 3.

Читайте также:
Спиральные пирсы против толкающих пирсов: плюсы, минусы и предпочтения

Глубокие односпиральные винтовые сваи и винтовые анкеры

Глубокая установка винтовых свай и винтовых анкеров, как правило, более распространена, чем неглубокая установка, при условии достаточной глубины грунта для выполнения установки. Причина в том, что более высокая грузоподъемность обычно достигается за счет более глубокой установки в том же грунте.

Сжимающая нагрузка винтовых свай в глине

Как при сжатии, так и при растяжении глубоких винтовых свай и винтовых анкеров в глине предельная несущая способность определяется с использованием анализа общего напряжения (TSA) и прочности на сдвиг в недренированном состоянии. В насыщенных глинах с φ’ = 0 и c = su уравнение несущей способности часто записывается как:

QH = предельная несущая способность при сжатии

su = недренированная прочность на сдвиг

Nc = Коэффициент несущей способности для глин с φ’ = 0; для круглых пластин NC = 6.0(1 + 0.2D/B) < 9

AH = полезная площадь винтовой пластины. Для глубоких установок NC = 9, что дает: QH = AH(9)(su)

Для глубоких установок Nc = 9, что дает:

Нагрузка на сжатие винтовых свай в песке

Для глубокой установки винтовых свай с одной спиралью и винтовых анкеров в песке предельная грузоподъемность определяется с использованием анализа эффективного напряжения (ESA) из:

QH = AH(σ’во Nq + 0.5γ’BNγ)

σ’ vo = вертикальное эффективное напряжение на глубине (D) спирали = γ’D

Nq и Nγ = коэффициенты несущей способности

B = диаметр винтовой пластины

γ’ = эффективная удельная масса почвы

Коэффициент несущей способности Nq обычно получают из значений, используемых для определения торцевой несущей способности фундаментов с глубокими сваями. Существует ряд различных рекомендаций по оценке Nq, которые доступны в большинстве учебников по проектированию фундаментов, например, Fang & Winterkorn 1983:

Nq = 0.5 (12 x φ’) (φ’/54)

Поскольку площадь пластины обычно невелика, вклад члена «ширины» (0.5γ’BNγ) в предельную емкость также очень мал, и член ширины часто игнорируется. Это сводится к

Винтовые сваи DEEP Multi-Helix и винтовые анкеры

Предельная грузоподъемность глубоких многовинтовых винтовых свай и винтовых анкеров зависит от геометрии винтовой секции, а именно от размера и количества винтовых пластин и расстояния между пластинами. В США большинство производителей винтовых свай и винтовых анкеров производят элементы с шагом спирали в 3 раза больше диаметра спирали. Предполагается, что это расстояние позволяет отдельным пластинам развивать полную мощность без взаимодействия между пластинами, а общую мощность часто принимают как сумму мощностей каждой пластины, как показано на рисунке.

Читайте также:
УСЛУГИ — Берёзовый Дом | Студия дизайна интерьера

Развитие мощности многовинтовых винтовых свай и винтовых анкеров с S/D >3.

Сжатие и растяжение многовинтовых винтовых свай

Предельная несущая способность многовинтовых винтовых свай на сжатие и винтовых анкеров на растяжение с отношением шага спирали к диаметру > 3 часто принимается как сумма несущих способностей отдельных плит:

QM = общая грузоподъемность многоспиральной винтовой сваи/винтового анкера

QH = емкость отдельной спирали

Д-р Алан Дж. Лютенеггер, PE, F. ASCE для Международного общества винтовых фундаментов (ISHF)

3 метода определения мощности спиральной сваи (и почему вам следует использовать 2)

крутящий момент-индикатор-kt-мощность

Несущая способность винтовых свай определяется тремя способами. Используемые методы определяются доступной информацией. Грузоподъемность винтовой сваи должна быть равна или превышать расчетную нагрузку, которую свая должна выдерживать.

МЕТОД 1: НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ В ГРУНТЕ

Это теоретический метод, требующий данных о прочности грунта в качестве входных данных.

Необходимая информация о несущей способности получается из отчетов о грунтах и ​​журналов бурения грунта. В отчете о почвах содержится такая информация, как классификация почв, профиль почвы, грунтовые воды, удельный вес и любые примечательные результаты, которые наблюдал бурильщик. Почвы обычно классифицируются как мелкозернистые или зернистые. Мелкозернистые почвы представляют собой глины и илы. Зернистые почвы представлены песками и гравием. Данные о прочности грунтов обычно получают во время бурения в результате стандартного испытания на проникновение в соответствии с ASTM D-1586 или в результате лабораторных испытаний образцов, взятых из скважины.

Несущая способность грунта определяется с использованием хорошо зарекомендовавших себя инженерных принципов и методов проектирования. Эти методы были включены в программное обеспечение HeliCAP® v3.0 для проектирования спиральной емкости. Разработанный инженерами Hubbell и CHANCE, HeliCAP рассчитывает теоретическую грузоподъемность и установочный крутящий момент винтовых анкеров и свай в грунте. Пользователь вводит данные о прочности грунта и конфигурации винтовых анкеров/свай, а программное обеспечение быстро предоставляет информацию о грузоподъемности.

МЕТОД 2: КОРРЕЛЯЦИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Второй метод — корреляция крутящего момента. Это эмпирический метод, который означает, что он основан на наблюдении и опыте. Крутящий момент связан с грузоподъемностью с помощью простого множителя и часто используется, когда информация о грунтах ограничена или отсутствует. Корреляция крутящего момента также известна как отношение крутящего момента к предельной удерживающей способности.

Читайте также:
12 растений для отпугивания комаров | Дизайн сада

Этот метод был разработан инженерами и заказчиками CHANCE на основе более чем 50-летнего опыта и наблюдений. Принцип заключается в том, что по мере того, как винтовая свая устанавливается (ввинчивается) во все более плотный/твердый грунт, сопротивление установке или крутящий момент будет увеличиваться. Аналогичным образом, чем выше крутящий момент при установке, тем больше осевая нагрузка установленной винтовой сваи.

Связь между установочным крутящим моментом и предельной грузоподъемностью выражается простой формулой: Qщ = Кt х Т

Коэффициент крутящего момента (Kt) используется в качестве множителя в зависимости от типа и размера ствола винтовой сваи. Коэффициент крутящего момента Kt обратно пропорционален размеру ствола, то есть чем больше ствол винтовой сваи, тем меньше коэффициент крутящего момента Kt. Винтовые сваи CHANCE типа SS или квадратного вала имеют самый большой коэффициент крутящего момента; это означает, что тип SS обеспечит большую грузоподъемность при заданном установочном крутящем моменте.

МЕТОД 3: ИСПЫТАНИЕ НАГРУЗКОЙ / ПРЯМОЕ ИЗМЕРЕНИЕ

Третий метод прямое измерение мощности путем проведения натурных испытаний на установленную винтовую сваю. Нагрузочный тест — самый точный способ определения емкости, но и самый дорогой.

Типичная реактивная рама установки для испытаний на сжатие состоит из центральной нагрузочной балки и двух распорных балок. Рама удерживается реактивными анкерами, расположенными по углам распорных балок, как показано на рисунке. Гидравлический домкрат, применяющий сжимающую нагрузку, расположен под нагрузочной балкой и опирается на испытуемую винтовую сваю.

Тест нагрузки

Во время испытания компрессионная нагрузка применяется постепенно и удерживается в течение определенных интервалов времени. Применяемая процедура испытаний в целом соответствует стандартному методу испытаний свай ASTM D1143 под действием статической осевой сжимающей нагрузки. Испытание под нагрузкой продолжается до тех пор, пока не будет достигнута предварительно определенная максимальная испытательная нагрузка, или свая не сможет выдерживать дальнейшее нагружение. Осадка или перемещение сваи измеряется и регистрируется при каждом увеличении нагрузки. Затем результаты испытаний используются для определения несущей способности сваи.

ЗАЧЕМ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДВА СПОСОБА?

Название этой статьи предполагает, что одного метода недостаточно, но часто нецелесообразно или необходимо использовать все три для данного проекта. Для статистически надежной несущей способности Hubbell рекомендует использовать по крайней мере 2 из 3 методов при установке винтовых свай CHANCE. Например, корреляция крутящего момента (метод 2) часто используется для проверки несущей способности, полученной теоретически на основе данных о грунте с использованием метода 1. Когда данные о грунте ограничены или отсутствуют, можно использовать испытание под нагрузкой (метод 3) для проверки несущей способности, полученной эмпирически на основе данных о грунте. данные установочного крутящего момента (метод 2).

Читайте также:
Различные типы сварки: MIG, TIG, дуговая сварка и многое другое

Допустимо ли просто использовать корреляцию крутящего момента (метод 2) для определения емкости? Это может произойти в проектах, где данные о грунте и нагрузочные испытания не предусмотрены в бюджете. В этом случае Хаббелл считает приемлемым использовать только корреляцию крутящего момента, но увеличить коэффициент безопасности (например, с 2.0 до 2.5), чтобы компенсировать неопределенность, которая может возникнуть при ограниченной информации.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: