Буронабивні палі, поєднання палі з ростверком
Буронабивна паля - просторовий стрижень, який розташовується вертикально в грунті, будучи при цьому сполучним елементом між розташованим вище будинком і основою. Він утримується в рівновазі за рахунок сил тертя між поверхнею палі та ґрунтом.
Коли застосовуються буронабивні палі
Буронабивні палі доцільно застосовувати у таких випадках:
- При внутрішній щільній забудові між існуючими будинками, коли відсутня можливість вести будь-які роботи при влаштуванні котловану, зважаючи на обвалення сусідніх будівель. Така необхідність, наприклад, виникає під час технічного переозброєння підприємства, коли існуючий цех демонтується, але в його місці влаштовується новий. А також у випадках, коли неможливо використовувати забивні та вдавлювані палі. Див. Малюнок №1.
- При підвищеному розташуванні рівня дзеркала води, коли немає можливості вести земляні роботи через постійне затоплення котловану водою. При цьому у влаштуванні штучного водозниження немає необхідності, зважаючи на відсутність у проектованій будівлі технічного підпілля, цокольного поверху або підвалу. Приклад див. на Малюнку №2 та Малюнку №3.
- За наявності слабких ґрунтів. Див. Малюнок №4. На ньому видно, що верхні шари ґрунту з ІГЕ №1 по ІГЕ №4 складають слабкі шари ґрунту, а далі йдуть ґрунти з хорошою несучою здатністю. Тому в цьому місці необхідно паляце розрізати верхні шари і закріпитися в нижніх шарах грунту. В іншому випадку, будівля може «посковзнутися» на суглинках, так як вони просто луснуть під навантаженням і фундамент, разом з поверхами, що лежать вище, просяде вниз, поки не упрється в щільні шари піску.
Недоліки фундаменту з буронабивних паль
- Неможливість улаштування під будинком техпідпілля, підвалу або цокольного поверху.
- Мінімальна глибина палі по БНіП в 3000мм виставляє рамки грамотного планування поверхів, що лежать вище, з перерозподілом зусиль. В іншому випадку, вигідніше використовувати фундамент стрічковий дрібного закладення через його економічність.
У яких нормативних документах регламентується якість таких паль?
— СП 24.13330–2011 (СHіП 2.02.03–85) «Проектування фундаментів із різних типів паль»
Як вибирати матеріали для буронабивних паль!?
-Мінімальну марку бетонуслід призначати не менше B15 для таких паль. Але що нижча марка бетону, то нижча довговічність конструкції під час роботи під навантаженням.
-Мінімальний клас вертикальної арматурирозташованої вздовж довжини палі слід приймати не нижче А300, але слід пам'ятати про те, що він залежить від міцності бетону, оскільки йдеться про спільну роботу залізобетонної конструкції. Чим нижче міцність бетону, тим вище діаметр подовжньої арматури. Арматура коштує дорожче, ніж бетон, тому є сенс пограти із комбінуванням даних матеріалів між собою.Поперечну арматуруможнавиготовляти з будь-якого класу, але «правило зварюваності» їх між собою та «конструкторські вимоги» повинні дотримуватися.
-Марка морозостійкості бетонубезпосередньо залежить від проектованого терміну служби бетону. У нас в Україні 4 пори року (літо, зима, осінь, весна), а вдома люди будують на віки, тобто. 80-100 років. Значить, марка морозостійкості бетону в цьому випадку дорівнюватиме: 80х4 = F320.
-Марка з водонепроникностізалежить від тиску ґрунтових вод на поверхню бетону. Чим вище значення, тим більший тиск води витримає структура бетону і при цьому не пропустить вологу через себе. Щоб визначитися з цим показником, потрібно знати підпор води на будівельному майданчику.
-На сульфатостійкі добавкислід звертати увагу, якщо будівництво ведеться поблизу або на території з агресивним середовищем.
Як сконструювати буронабивну палю?
Буронабивні армовані палі для промислового та цивільного проектування конструюють з поперечним перерізом у вигляді кола. Діаметр кола взаємопов'язаний із довжиною палі розрахунком на проектування палі з типом роботи «висячий стрижень у ґрунті». Конструктивна довжина палі – це вертикальний відрізок, який дорівнює різниці між нижньою відміткою з/б ростверку та проектованою відміткою обрізу палі по низу. Марка бетону, заглиблення палі в з/б ростверк, клас робочої поздовжньої арматури та поперечної арматури визначається за розрахунком.
Приклад конструктивного визначення діаметра палі: припустимо, що зовнішня цегляна стіна будівлі товщиною 510мм, отже залізничний ростверк слід приймати кратно 100мм, тобто. 600мм завширшки. З отриманого значення віднімаємо мінімальне значення анкерування конструкції палі з конструкцією ростверку з обох сторін по 100мм і отримуємо:600мм-100мм-100мм = 400мм. Значить, мінімальний діаметр палі для початку розрахунку дорівнює D=400мм.
Ж/б паля має вигляд просторового вертикального циліндра. Якщо подумки зробити перетин вздовж довжини з/б ростверку, який має вигляд багатопролітної балки, то отримаємо розріз у вигляді прямокутника «в площині дії зусиль», усередині якого присутні напруги від згинального розрахункового моменту та поперечної розрахункової сили.
Якщо подумки зробити перетин поперек довжини з/б ростверку, тобто. поперек зовнішньої стіни будівлі, то ми теж отримаємо прямокутний розріз, але вже «з площини дії зусиль», у перерізі якого вже не буде напруги від згинальних моментів і поперечних зусиль.
Всі просторові з/б конструкції збираються з просторових каркасів, і буронабивна паля не виняток. Робоча арматура всередині якої розташовується як "в площині дії зусиль", так і "з площини дії зусиль", де розрахункова статична напруга при проектуванні відсутні.
У палі з поперечним перерізом у вигляді кола – ядро перетину теж буде представлено у вигляді кола, розміри якого знаходяться за розрахунком. Усередині ядра перерізу діють напруги тільки одного значення, по відношенню до палі - це стиск, тому, що вона розташована в грунті, а зовнішня стіна тисне на палю від верху до низу через ж/б ростверк, тому всередині палі будуть зусилля стиснення, а сама епюра напруг буде трапецієподібною.
Отже, каркас із арматури буде у вигляді кола. А поздовжні стрижні каркаса будуть у проміжку між зовнішньою гранню круглого ядра перерізу, і зовнішньої гранню з/б палі, тобто. в тій зоні бетону, де переважають напруги, що розтягують. Це пов'язано з тим, що бетон є штучним каменем, якийслабо працює на зусилля, що розтягують, а арматурна сталь компенсує на себе всі ці витрати. Розподіл робочого армування в зоні згинання бетону вимагає її рівномірного розподілу по площі всього поперечного перерізу. Захисний шар в даній комплектації забезпечує високий термін служби ж/б елемента, але при цьому з'їдає частину зони. Докладніше про армування бетону та розрахунок арматури Ви можете прочитати у спеціальній статті: розрахунок армування бетону.
Після збирання каркаса, він як самостійний елемент ставиться в проектне положення всередині пробуреної порожнини в ґрунті, потім наводиться у вертикальне положення і кріпиться фіксуючими елементами з подальшим заливанням бетонним дрібнозернистим розчином.
Як сконструювати стик палі з ростверком?
Буронабивна паля - це незалежна конструкція, що окремо стоїть, яка є самостійним елементом в сукупності з іншими частинами будівлі. Примикаючим елементом, з яким вона прямо стикується - це монолітний армований ростверк. З іншими елементами будівлі вона пов'язана поверхово через стикування окремих конструкцій будівлі один з одним, через передачу навантаження від верху зверху до низу при вертикальному складанні, де паля розташовується внизу цієї схеми, утворюючи з ростверком жорсткий нерухомий диск з грунтом основи.
Для створення жорсткого сполучення потрібно зібрати жорсткий стик обрізного вузла палі з монолітним тілом ростверку. Жорсткість і стійкість стику палі з ж/б ростверком залежить від глибини анкерування робочої арматури, у складі просторового єдиного каркаса палі, всередину тіла ростверку. Довжина анкерованого стрижня визначається розрахунком від зовнішніх зусиль будівлі від несприятливого поєднання комбінацій при різних типах завантажень.Анкерують арматуру стрижнів у вигляді прямої ділянки або за допомогою відгинів за певним радіусом, спираючись на положення СП 52-101-2003. Анкерований стрижень + захисний арматурний шар бетону = проектована, конструйована висота залізничного ростверка, яка, у свою чергу, буде єдиною як «в розрахунковій площині» спрямування зусиль, так і «з розрахункової площини» спрямування зусиль.
Але цього замало у тому, щоб конструкція працювала стійко. Тепер необхідно зафіксувати (зібрати) палю в ж/б ростверк як один конструктивний елемент з іншим конструктивним елементом. Для цього необхідно нарощування ростверку по ширині «з розрахункової площини» напряму зусиль у протилежні сторони від ж/б палі з мінімальним відступом в 100мм, спираючись на вказівки щодо конструювання пальового фундаменту.
Не виконання цієї умови призведе до витріщання палі з ж/б ростверку через бічний нерівномірний тиск грунту, з утворенням вертикальних тріщин у місці їх перетину. А так ми маємо компенсатор, який перешкоджає паля працювати в цьому випадку як самостійний елемент у площині найменшої жорсткості, та забезпечує спільну роботу поперечного перерізу з/б ростверку з оголовком палі. У цьому випадку внутрішні напруги перерозподіляються. Початкове положення цих конструкцій щодо один одного не змінюється. А також зберігається єдиний принцип їхньої спільної роботи між собою. Наявність малих і високих ексцентриситетів цим нівелюється, що веде до безпеки співвісності прив'язок центрів осей симетрії з/б паль із центральною віссю симетрії перерізу монолітного ростверку.
Армування поздовжніми стрижнями ростверку включає огинання вертикальних випусків з ж/б палі, як по зовнішньому, так і за внутрішнім обміром стикуючоговузла. Горизонтальна арматура ростверку закріплюється з випусками зі палі за допомогою спеціального в'язального дроту за ГОСТом 3282-74. При цьому виходить надбудова у вигляді багатоповерхового складання, де один елемент є основою для іншого, з розцентруванням арматурних поздовжніх просторових елементів у вигляді каркасів у тілі з/б елемента.
Поздовжні стрижні огинають ростверк по контуру, розташовуючись між зовнішньою гранню ядра перерізу у вигляді ромба та захисним шаром бетону, усередині розтягнутої зони поперечного перерізу ростверку. При детальному промальовуванні видно, що ядро перерізу обтиснуте рівномірним армуванням з усіх боків.