Ruuvipaalut: ominaisuudet, edut ja haitat
Talon perusta on yksi rakennuksen monimutkaisimmista ja kalleimmista elementeistä. Samalla sen luomisprosessi on erittäin pitkä - useimmissa tapauksissa tämä on rajoittava rakennusvaihe. Valitettavasti ei ole harvinaista, että häikäilemättömät kehittäjät rikkovat tietoisesti tekniikoita ja normeja perustaakseen aseman mahdollisimman pian ja siirtyäkseen seuraaviin työvaiheisiin. Usein asiakkaat itse ajavat heidät tähän, ja heidän mielestään mitään ei ole tapahtunut rakennustyömaalla liian kauan. Liiallinen kiire tässä vaiheessa johtaa siihen, että uuden talon asukkailla on pian ongelmia - perustus nousee, ja tämän seurauksena koko rakenne alkaa hitaasti romahtaa.
Onko täällä keskiväli? Onko mahdollista asentaa nopeasti vahva ja luotettava perusta? Osoittautuu ehkä. Ruuvipaalut tulevat tässä tapauksessa pelastamaan. Perustan luominen ruuvipaalulle ei vaadi vain yhtä tai kahta kuukautta, vaan vain pari päivää.
Miksi sellaisia paaluja ei vieläkään käytetä kaikkialla? Miksi uudet kodit eivät kasva niin nopeasti kuin sienet sateen jälkeen? Näihin kysymyksiin vastaamiseksi sinun on tiedettävä paitsi ammattilaisten lisäksi myös ruuvipaalujen miinuksia säätiölle, jotta heillä olisi käsitys niiden soveltamisen rajoituksista. Muista, että säätiö on erittäin vastuullinen asia, ja suunnitteluratkaisua valittaessa on luotettava ensisijaisesti omaan tietosi, eikä valmistajien mainosvakuuksiin, rakentajien lupauksiin tai naapureiden ja tuttavien esimerkkeihin.
sisältö:
Ruuvipaalun esiintymisen historia
Ruuvipaalun historia juontaa juurensa kahteen vuosisataan. Vallankaappaus paalualustojen rakentamisen alalla teki lahjakas irlantilainen insinööri Alexander Mitchell. Vuonna 1833 hän patentoi "Mitchell-ruuvipaalut", joka voitiin asentaa liikkuviin maaperäihin, kuten lampi hiekkapohjaan tai mutarantaan.
Ensimmäinen tällaisiin puistoihin pystytetty suuri rakenne oli Maplin Sand-majakka, joka rakennettiin Thameksen suulle jo vuonna 1838. Sen perusta oli yhdeksän paalua, joiden ruuvin kärjet olivat halkaisijaltaan 120 cm, kierretty maahan noin 7 metrin syvyyteen. Seuraavina vuosina Mitchellin johdolla rakennettiin useita muita majakoita koko Englantiin. Jotkut heistä ovat pysyneet muuttumattomina tähän päivään asti.
Yli 150 majakkaa Pohjois-Amerikassa, aallonmurtaja Portlandissa, ylikulkusilta ja sillat Bombayssa, rautatie Barodossa, laituri Madrasissa ja monia muita tärkeitä esineitä rakennettiin 1800-luvun puolivälissä Mitchell-paaluilla.
Venäjällä ruuvipaalut löydettiin vasta 1800-luvun jälkipuoliskolla. Venäläiset insinöörit ymmärsivät nopeasti kaikki tämän keksinnön edut, etenkin kun työskentelään maan pohjoisten alueiden ikirohanaa tai rannikkoalueiden heikkojen, tulvien maaperien kanssa. Hyvin pian ruuvipinoja käytettiin laajasti sotilaskäyttöön tarkoitettujen rakennusten rakentamisessa (armeijamme käyttävät tähän mennessä runko-ruuvitukia kokoontaitettavien siltojen perusteiden nopeaan rakentamiseen) ja myöhemmin myös maa- ja vesirakentamisessa.
Teräsruuvipaaluja käytetään nykyään aktiivisesti ympäri maailmaa. He turvautuvat tilanteeseen, jossa tarvitaan nopeaa perustusten rakentamista: kun asennetaan erityyppisiä tukia, asennetaan pumppaus- ja porausasemia, asennetaan putkistoja, rakennetaan väliaikaisia leirejä työntekijöille jne.Nämä tuotteet ovat suurinta kysyntää öljy- ja kaasualan yrityksille, armeijan ja teollisuuden rakentajille sekä kunnostustöitä tekeville yrityksille. Asuinrakennusten rakentamiseen osallistuvat rakennusjärjestöt ovat läsnä tässä luettelossa, mutta kaukana johtavista tehtävistä. Tietenkin asuinrakennuksen ruuvauspaalujen perusteet on pystytetty, mutta useimmissa tapauksissa puhutaan rakentamisesta vaikeasti saavutettaville tai vaikealla maaperällä sijaitseville alueille, vanhojen asuinrakennusten ongelmallisten perusteiden korjaamisesta ja rakennusten kiinnittämisestä rinteille.
Ruuvipaalun suunnittelu ja ominaisuudet
Mitkä ovat ruuvipaalut, jotka saivat nopeasti suosion rakentajien keskuudessa ympäri maailmaa? Mitä lajikkeita heistä on olemassa? Mihin ruuvipalojen ominaisuuksiin minun tulisi kiinnittää huomiota?
Ruuvipaalu koostuu rungosta ja sen päässä olevasta terästä. Jälkimmäisen ansiosta tämäntyyppiset paalut haudataan maahan ruuvaamalla sisään eivät tukkeudu.
1. Putki. 2. Pino, joka on kiinnitetty paalun yläosaan. 3. Kierremainen terä. 4. Korroosionestopinnoite. 5. Teknologinen reikä sauvan asettamiseen.
Teräsruuvipaaluja on useita erilaisia. Tietyn tyyppinen valinta perustuu analyysiin tämän alueen maaperän ominaisuuksista ja arvioidusta perustuksen kuormituksesta. Usein, jopa yhdessä paikassa, käytetään erityyppisiä paaluja, joiden avulla kuorma voidaan jakaa tasaisesti.
Ruuvin kärjen tyyppi
Ruuvipaalujen kärjet, jotka helpottavat niiden upotusta maahan, voidaan hitsata tai valaa.
Ruuvaa paalu hitsatulla kärjellä.
Valetut kärjet ovat huomattavasti kalliimpia, ja niiden käyttö on perusteltua vain työssä erityisen tiheillä maaperillä, mukaan lukien ikirouta, ja jotka sisältävät myös suuria luonnollisen tai teknogeenisen alkuperän sulkeumia. Kestävä valettu kärki paalujen ruuvaamisella tuhoaa helposti esteitä polullaan eikä muodonmuutos samanaikaisesti.
Valettu paaluruuvi.
Terien lukumäärä
Terien lukumäärän mukaan ruuvipaalut jaetaan yhdeksi ja moniteräiseksi (yhdessä akselissa olevien terien lukumäärä voi joissain tapauksissa olla kuusi kappaletta). Ensin mainitut on tarkoitettu yksinomaan tiheään maaperään, jolla on vähän liikkuvuutta.
Yksiteräruuvi.
Toiset ovat yleisempiä, vaikka niiden päätarkoitus on pehmeät maaperät, joiden kantokyky on pieni, koska moniteräiset paalut kestävät paremmin erityyppisiä kuormituksia - vetämistä tai päinvastoin puristamista ja vaakatasoa. Moniteräisten ruuvauspaalujen maksimaalinen hyötysuhde voidaan saavuttaa valitsemalla oikein terien lukumäärä, niiden välinen optimaalinen etäisyys, niiden nousu ja kulma.
Kaksiteräinen ruuvipaalu.
Terän koko
Terien koon mukaan ruuvipaalut jaetaan laajaterisiin (terien halkaisija on vähintään puolitoista kertaa rungon halkaisija) ja kapeisiin teriin. Suuremman laakeripinnan ansiosta laajapaalut ovat erittäin tehokkaita pehmeissä maaperäissä.
Leveä terä ruuvipaalut.
Kapeateräisillä on oma erikoistuneisuutensa - erityisesti tiheä tai hyvin jäätynyt maaperä (laajateräistä kasaa ei voida "ruuvata" tällaiseen maaperään, koska terien murtumis- tai muodonmuutosriski on lisääntynyt huomattavasti). Ruuvipaalun siipien halkaisija kansainvälisen standardin ICC AC358 (Helical Foundation Acceptance Criteria) mukaisesti voi vaihdella 200 - 350 mm.
Kapeateräiset ruuvipaalut.
Ruuvipaalun metallin paksuus
Ruuvipaalun tärkein rakenneominaisuus on metallin paksuus, josta rungon seinät valmistetaan. Tarvittava paksuus lasketaan paalujen arvioidun kuormituksen lisäksi myös sen toimintaolosuhteiden perusteella. Tosiasia on, että paalujen seinämän paksuuden vähentäminen korroosioprosessien takia johtaa viime kädessä sen käyttöiän lyhentymiseen.Edellä mainitun ICC AC358 -standardin mukaan paaluakselin vähimmäiseinämän paksuuden tulisi olla 8 mm neutraalissa maaperässä ja 9,5 mm maaperässä, jolla on lisääntynyt kemiallinen aktiivisuus.
Kotimaiset insinöörit tietysti myös ymmärsivät sellaisen parametrin merkityksen kuin ruuvipaalun valmistukseen käytetyn metallin paksuus. Neuvostoliitossa vuonna 1977 julkaistussa oppaassa “Paalut ja paalualustat” todettiin, että paaluakselin tulee olla saumattomia putkia, jotka on valmistettu kuumavalssaamalla ja joiden seinämän paksuus on vähintään 10–14 mm. Nykyaikaisessa venäläisessä rakennusstandardissa SP 24.13330.2011 ”Paaluperusteet” tällaista parametria, kuten ruuvipaalun akselin seinämän paksuutta, ei kuitenkaan pidetä lainkaan eikä sitä ole standardisoitu.
Emme tee oletuksia miksi näin tapahtui, seuraus on tärkeä. Monet kotimaiset valmistajat hyödyntävät Venäjän standardien mukaisten teräspaalujen rakentamiselle asetettujen tiukkojen vaatimusten puuttumista ja sivuuttavat tietoisesti kansainväliset standardit. Halu maksimoida voitot johtaa laadun heikkenemiseen.
Useimpien maassamme valmistettujen ruuvipaalun seinämän paksuus on enintään 3-4 mm. Samanaikaisesti ne on valmistettu hitsattuista putkista, joilla on alhainen korroosionkestävyys. Ja suojaavan ruosteenestopäällysteen laatu yleensä toivoo parasta: usein se "roiskuu" jo paalujen kuljetuksen aikana.
Tietenkin, Venäjällä he osaavat tuottaa (ja ei vain osata, vaan myös tuottaa!) Paaluja, joiden laatu täyttää kaikki kansainvälisen standardin ICC AC358 vaatimukset. Korkeiden kustannustensa vuoksi useimmissa tapauksissa ne eivät kestä kilpailua esiporattuun kaivoon asennettujen tavanomaisten teräsbetonipaalujen kanssa.
Paaluakselin lisäksi myös sen terien metallin paksuus on otettava huomioon. Väliaikaisia tai kevyitä esineitä rakennettaessa on sallittua käyttää paaluja, joiden terät ovat ohuempia kuin 5 mm. Asennettaessa suuria rakenteita, jotka on suunniteltu pitkäaikaiseen käyttöön, kansainvälinen standardi suosittelee paalujen käyttöä, joiden terän paksuus on 9,5–12,5 mm.
Suojaava korroosionestopäällyste
Korroosioprosessien vaikutuksen vähentämiseksi aggressiiviseen maaperään asennettujen teräspaalujen lujuusominaisuuksiin parannetaan paitsi seinien paksuutta myös levittämällä ylimääräinen suojapinnoite. Teräspaalujen korroosionestointimenetelmät ovat yleisimmin galvanointi ja erityisen polymeeripinnoitteen (polyuretaani, epoksi jne.) Levittäminen. ICC AC358: n mukaan suojaavan polymeerikerroksen paksuuden on oltava vähintään 400 mikronia.
Pohjaetu ruuvipaalulle
Asennuksen nopeus
Suuri asennusnopeus on ehkä ruuvipaalun tärkein etu, koska rakennusalalla he arvostavat aikaa kuin mitään muuta. Ruuvipaalu on käyttövalmis heti asennuksen jälkeen. Jopa paaluakselin sisävälyksen betonointi ei johda seisokkeihin rakennustyömaalla: betonin ei tarvitse odottaa saavuttavan tuotemerkkivahvuutta, koska paalujen kuormitus havaitaan ensisijaisesti sen teräsvaipan avulla.
Matala melu perustan asentamisessa
Matala melu asennuksen aikana on ruuvipaalun tärkein etu verrattuna ajettuihin. Viimeksi mainitun ajamiseen maahan liittyy melun lisäksi myös tärinää. Tärinä vaikutukset maahan voivat vahingoittaa useita rakenteita, jotka sijaitsevat työpaikan välittömässä läheisyydessä.
Alhainen hinta
Ruuvipaalun perustan alhaiset kustannukset verrattuna kaikenlaisten teräsbetonialustojen kustannuksiin saavutetaan pääasiassa johtuen huomattavasti pienentyneistä maa-alueiden töistä.
Kyky kestää erilaisia vetokuormia
Tämä kyky johtuu terien läsnäolosta ruuvauspaaluissa.Terien ansiosta nämä paalut voidaan asentaa epätasaisiin alustoihin (mikä tarkoittaa, että ne soveltuvat täydellisesti rinteissä sijaitseviin rakennuksiin) ja mihin tahansa kulmaan pystysuoraan nähden.
Ei tarvitse hankkia paljon maaperää
Pieni määrä maata siirretään ruuvipaalun asennuksen aikana, joten voit työskennellä lähellä olemassa olevia rakennuksia.
Niitä voidaan käyttää erilaisissa olosuhteissa.
Ruuvipaalun sää- ja ilmastovaatimukset ilmaisevat tosiasiassa, että niitä voidaan käyttää melko laajalla lämpötila-alueella, he eivät pelkää nousevaa pohjavettä ja maaperän turpoamista eivätkä siksi vaadi pakollista rakennuspaikan kuivatusta.
uudelleenkäytettävyys
Yksi ruuvipaalun sovelluksista on väliaikaisten rakenteiden rakentaminen. Kun tällainen rakennus on suorittanut toimintansa ja purettu, ruuvipaalut voidaan poistaa maasta ja käyttää tarvittaessa uudelleen.
On syytä huomata, että vain teollisesti valmistetuilla ruuvipaloilla, joiden laatu täyttää kansainvälisen rakennusstandardin ICC AC358 Helical Foundation hyväksymiskriteerit, on kaikki nämä edut.
Ruuvipaalun perustan haitat
Ruuvipaalun käytöllä on useita rajoituksia, joista monet valmistajat valitettavasti yrittävät olla vaiti. Niissä olosuhteissa, joissa perustusten asennusta harjoittavat yritykset menevät helposti teknisten standardien rikkomiseen, sinun, asiakkaana, on oltava ainakin yleinen käsitys siitä, missä tapauksissa on toivottavaa tai täysin mahdotonta hyväksyä ruuvipaalun käyttöä.
Kyvyttömyys käyttää alueilla, joilla on seismisiä vaikutuksia
Rakennusten rakentaminen ruuvipaalun perustuksille on sallittua vain alueille, joilla ei ole tai rajoitetusti on kohtalaista seismisyyttä.
Ei voida käyttää maaperissä, jotka aiheuttavat nopean metallikorroosion
Teräsruuvipaaluja ei tule käyttää maaperässä, jonka sähköinen vastus on alle 10 ohm * m, maaperässä, jonka pH on alle 5,5, eikä myöskään maaperässä, jossa on runsaasti orgaanisia yhdisteitä. Syynä näihin rajoituksiin on teräksen korkea sähkökemiallinen korroosio näissä olosuhteissa. Vastuullinen kehittäjä, joka ei ole välinpitämätöntä rakennettavan rakenteen pitkäikäisyydessä, ennen kuin päättää teräsruuipaalun käytöstä, on yksinkertaisesti velvollinen määrittämään kaikki tarvittavat maaperän ominaisuudet tällä rakennuspaikalla. Jos maaperän aggressiivisuutta ei voida määrittää, sinun on noudatettava vaatimuksia, jotka on annettu paaluille, jotka asennetaan maaperään, jolla on erittäin korkea korroosioaktiivisuus.
Ruuvipaalun ei saa tunkeutua kiviseen maaperään.
Tähän maaperän luokkaan kuuluvat kuonan kaatopaikat ja rakennusjätteiden kaatopaikat. Mahdolliset kiinteät sulkeumat voivat vaurioittaa ruuvipenkin terät tai jopa akselin asennuksen aikana.
Ruuvipaalun käyttöä on suositeltavaa välttää maaperässä, joka ei tue riittävää sivuttaistukea.
Näitä ovat esimerkiksi turve, irtonainen hiekkahiekka jne. Jos tällaisten paalujen asentaminen nestemäiseen maaperään on edelleen olemassa, on tarpeen joko linkittää ne luotettavasti toisiinsa tai syventää niitä olennaisesti. ICC AC358 -standardin vaatimusten mukaisesti kiinteässä maaperässä oleva ruuvipaalu on haudattava vähintään 1,5 m, pehmeään maaperään - vähintään 3 m.
Annamme esimerkin: 2,5 metrin pituisen ruuvipaalun asentamista alueelle, jolla turvekerros sijaitsee 2 m syvyydessä, ei voida hyväksyä, koska tässä tapauksessa paalun ei tarvitse tarvittavaa maaperän sivutukia.
Ruuvipaalujen kestävyyteen vaikuttavat tekijät
Mainonnalla varmistetaan, että ruuvipaalun perusta voi kestää vähintään vuosisadan. Onko tämä todella niin, vai onko se vain uusi markkinointikeino? Käytäntö osoittaa, että tämä on täysin mahdollista, koska osa Mitchellin alle rakennetuista majakoista seisoo edelleen.Olemme kuitenkin kiinnostuneempia pikemminkin majakan kohtalosta kaukaisessa Euroopassa kuin pienessä maalaistalossa jossain Moskovan alueella, Uralissa tai Jenissein rannoilla. Kuinka kauan hän seisoo pystytessään ruuvauspaalujen perustalle, jota ei ole tehty jossain ja kerran, vaan täällä ja nyt?
Kokeellisten tietojen perusteella arvioitiin teräsruuvin paalujen käyttöikä maaperässä, jolla on erilainen sähkövastus. Näiden arvioiden mukaan matalalla syövyttävyydellä (esimerkiksi kuiva liuske tai kuiva hiekka) galvanoimattoman metallin paalut kestävät vähintään 300 vuotta ja suojaavalla pinnoitteella varustetusta metallista vähintään 800 vuotta. Vaikuttava, eikö niin? Tämä on kuitenkin maaperä, joka on ihanteellinen kyvystä (tai pikemminkin kyvyttömyydelle) aiheuttaa metallin korroosiota.
Vertailun vuoksi harkitse toista rajoittavaa vaihtoehtoa. Maaperässä, jolla on erittäin korkea syövyttävyys (merialue, liete, märkä savi, turve), teräsruuvinäytteen keskimääräinen käyttöikä on vain 30 vuotta (jos paalu on valmistettu galvanoidusta metallista, tämä luku nousee 70-75 vuoteen).
Yksi tärkeä varoitus olisi tehtävä. Kaikkien näiden laskelmien aikana oletettiin, että paalu on tuotettu lännessä käytetyn ICC AC358 -standardin mukaisesti, ts. rungon seinämien paksuus on 8 mm. Mutta Venäjän markkinoilta on lähes mahdotonta löytää kuumavalssattujen teräsputkien ruuvipaaluja, joiden seinämän paksuus on sellainen. Kuinka kauan kotimaisen tuotannon "standardi" kestää aggressiivisessa ympäristössä, ts. hitsatusta putkesta valmistettu kasa, jonka seinämän paksuus on 3-4 mm, ei ole ketään tuntematon, mutta se on selvästi huomattavasti alle 30 (75) vuotta.
Kaikesta edellä esitetystä seuraa, että mainonnassa luvatut 100 vuoden ruuvipaalun perustamispalvelu ovat vain tyhjiä sanoja. Paalut voivat kestää paljon pidempään ja huomattavasti vähemmän - kaikki riippuu tuotteiden laadusta ja käyttöolosuhteista, joita mainosta ei mainita.
Ruuvipaalun ikä riippuu yleensä kolmesta pääparametrista:
- akselin ja paalujen terien valmistukseen käytetyn teräksen paksuus,
- suojaavan korroosionestopinnoitteen paksuus ja laatu,
- maaperän kemiallinen aktiivisuus tällä alueella.
Tietämättä näitä paalujen ominaisuuksia ja käyttöolosuhteita ei voi edes tehdä oletuksia siitä, kuinka kauan ne kestävät.
Valmistajien keskuudessa levinnyt metallikanavien tai kulmien kimppuilla varustettujen ruuvipaalun leikkaaminen myötävaikuttaa ruuvipaalun käyttöikään. Sellaisten kimppujen sijoittaminen paalujen väliin on tietenkin perusteltua asennettaessa perusta maahan heikolla sivutukilla. Teräspaalujen kytkeminen johtavan materiaalin siltoihin johtaa kuitenkin metallin sähkökemiallisen korroosion kiihtymiseen.
Korroosioprosessien kiihtymiseen myötävaikuttavien hajavirtojen välttämiseksi teräspaaluilla ei saa olla galvaanista yhteyttä toisiinsa samoin kuin muiden teräksestä tehtyjen rakennuselementtien kanssa. Paalujen yhdistämiseksi yhdeksi järjestelmäksi on käytettävä puista tai metallihihnaa, joiden elementit on yhdistetty paaluihin paaluista eristetyillä puristimilla dielektrisellä materiaalilla.
Se on itse asiassa kaikkea mitä halusimme kertoa teille tänään. Nyt tiedät kaikki ruuvipaalun edut ja haitat ja toivomme ymmärtäneen pääidean, jonka yritimme välittää sinulle. Ruuvipaalut ovat erinomainen valinta perustan luomiseksi, mutta niitä ei voida käyttää aina ja ei kaikkialla. Vain ammattitaitoinen henkilö voi määrittää ruuvipinojen käytön sallittavuuden kussakin tapauksessa. Uskokaa minua, asiantuntijan houkuttelemisesta aiheutuvat kustannukset ovat verrattain alhaisemmat kuin perustan suunnittelussa ja rakentamisessa tehtyjen virheiden poistamiskustannukset.
