Schroefpalen: kenmerken, voor- en nadelen
De fundering van het huis is een van de meest complexe en dure elementen van de constructie. Tegelijkertijd is het creatieproces erg lang - in de meeste gevallen is dit een beperkende fase van de bouw. Helaas is het niet ongewoon voor gewetenloze ontwikkelaars om bewust technologieën en normen te overtreden om de basis zo snel mogelijk te voltooien en door te gaan naar de volgende fasen van het werk. Vaak duwen de klanten hen zelf hierop, die denken dat er te lang niets op de bouwplaats is gebeurd. Overmatige haast in dit stadium leidt tot het feit dat de bewoners van het nieuwe huis snel problemen hebben - de fundering zakt uit en als gevolg hiervan begint de hele structuur langzaam in te storten.
Is hier een middenweg? Is het mogelijk om snel een sterke en betrouwbare basis te monteren? Het blijkt misschien. Schroefpalen komen in dit geval te hulp. Het leggen van een fundering op schroefpalen vereist niet slechts een of twee maanden, maar slechts een paar dagen.
Waarom worden dergelijke stapels nog steeds niet overal gebruikt? Waarom groeien nieuwe huizen niet zo snel als paddestoelen na regen? Om deze vragen te beantwoorden, moet je niet alleen de pluspunten kennen, maar ook de minnen van schroefpalen voor de fundering, om een idee te hebben van welke beperkingen er zijn aan hun toepassing. Vergeet niet dat de basis een zeer verantwoordelijke zaak is en dat u bij het kiezen van een ontwerpoplossing primair op uw eigen kennis moet vertrouwen, en niet op de advertentieverzekeringen van fabrikanten, de beloften van bouwers of voorbeelden van buren en kennissen.
inhoud:
De geschiedenis van het verschijnen van schroefpalen
De geschiedenis van schroefpalen gaat bijna twee eeuwen terug. Een staatsgreep op het gebied van paalfundering werd gemaakt door de getalenteerde Ierse ingenieur Alexander Mitchell. In 1833 patenteerde hij de 'Mitchell-schroefpalen', die in bewegende grond, zoals de zandbodem van een vijver of modderbank, konden worden geïnstalleerd.
De eerste grote structuur op dergelijke palen was de vuurtoren van Maplin Sand, al in 1838 gebouwd aan de monding van de Theems. De basis was negen stapels met schroefdoppen met een diameter van 120 cm, tot een diepte van ongeveer 7 meter in de grond gedraaid. In de daaropvolgende jaren werden in Engeland nog meerdere vuurtorens gebouwd onder leiding van Mitchell. Sommigen van hen zijn tot op de dag van vandaag ongewijzigd gebleven.
Meer dan 150 vuurtorens in Noord-Amerika, een golfbreker in Portland, een viaduct en bruggen in Bombay, een spoorweg in Baroda, een pier in Madras en vele andere belangrijke objecten werden gebouwd in het midden van de 19e eeuw met behulp van Mitchell-palen.
In Rusland werden pas in de tweede helft van de 19e eeuw schroefpalen ontdekt. Russische ingenieurs waardeerden snel alle voordelen van deze uitvinding, vooral bij het werken in de permafrost van de noordelijke regio's van het land of zwakke, overstroomde bodems van kustgebieden. Al snel begonnen schroefpalen op grote schaal te worden gebruikt bij de constructie van technische structuren voor militaire doeleinden (de frame-schroefondersteuning voor de snelle bouw van funderingen van opvouwbare bruggen wordt tot nu toe door ons leger gebruikt), en later in de civiele techniek.
Stalen schroefpalen worden tegenwoordig wereldwijd actief gebruikt. Ze nemen hun hulp waar een hoge snelheid van funderingsconstructie nodig is: bij het installeren van verschillende soorten steunen, het inzetten van pomp- en boorstations, het leggen van pijpleidingen, het bouwen van tijdelijke kampen voor werknemers, enz.Deze producten zijn het meest gewild bij olie- en gasbedrijven, militaire en industriële bouwers en bedrijven die restauratiewerkzaamheden uitvoeren. Bouworganisaties die betrokken zijn bij de bouw van woongebouwen staan op deze lijst, maar verre van leidende posities. Natuurlijk worden de fundamenten op schroefpalen voor woongebouwen gebouwd, maar in de meeste gevallen hebben we het over moeilijk bereikbare gebieden of gebieden met moeilijke grond, het repareren van de problematische fundamenten van oude woongebouwen en het bevestigen van gebouwen op de hellingen.
Ontwerp en kenmerken van schroefpalen
Wat zijn schroefpalen die zo snel populair zijn geworden bij bouwers over de hele wereld? Welke soorten bestaan er? Op welke eigenschappen van schroefpalen moet ik allereerst letten?
Een schroefpaal bestaat uit een stam en een mes aan het uiteinde. Dankzij dit laatste wordt dit type paal in de grond begraven door erin te schroeven, niet te verstoppen.
1. De pijp. 2. De kop die aan de bovenkant van de stapel is bevestigd. 3. Spiraalvormig mes. 4. Corrosiewerende coating. 5. Technologisch gat voor het plaatsen van de staaf.
Er zijn verschillende soorten stalen schroefpalen. De keuze voor een bepaald type is gebaseerd op een analyse van de kenmerken van de bodem in dit gebied en de geschatte belasting op de fundering. Vaak worden zelfs op één locatie verschillende soorten stapels gebruikt, waardoor u de belasting gelijkmatig kunt verdelen.
Type schroeftip
De uiteinden van schroefpalen, die dienen om hun onderdompeling in de grond te vergemakkelijken, kunnen worden gelast of gegoten.
Schroefpaal met gelaste punt.
Giettips zijn aanzienlijk duurder en het gebruik ervan is alleen gerechtvaardigd in het geval van werk met bijzonder dichte bodems, inclusief permafrost, en die ook grote insluitsels van natuurlijke of technogene oorsprong bevatten. Duurzame gegoten tip bij het schroeven van palen vernietigt gemakkelijk obstakels op zijn pad en vervormt niet tegelijkertijd.
Gegoten stapel schroef stapel.
Aantal bladen
Door het aantal bladen worden schroefpalen verdeeld in enkele en meerdere bladen (het aantal bladen op één as kan in sommige gevallen zes stukken bereiken). De eerste zijn uitsluitend bedoeld voor dichte bodems met een lage mobiliteit.
Schroefpaal met één mes.
De tweede zijn universeler, hoewel hun hoofddoel zachte bodems met een laag draagvermogen zijn, omdat palen met meerdere messen beter bestand zijn tegen verschillende soorten belastingen - trekken of, omgekeerd, drukken en horizontaal. De maximale efficiëntie van schroefpalen met meerdere messen kan worden bereikt door het aantal messen, de optimale afstand tussen hen, hun spoed en hoek correct te selecteren.
Tweebladige schroefpaal.
Bladmaat
Door de grootte van de bladen worden schroefpalen verdeeld in breedbladige bladen (de diameter van de bladen is minstens anderhalf maal de diameter van de stam) en smalbladig. Dankzij het grotere steungebied zijn breedpolige palen zeer effectief in zachte bodems.
Breedbladige schroefpalen.
Smalbladige exemplaren hebben hun eigen specialisatie - vooral dichte of zeer bevroren grond (het is onmogelijk om een breedbladige stapel in dergelijke grond te "schroeven" vanwege het sterk verhoogde risico van het breken of vervormen van de messen). De diameter van de bladen van een schroefpaal volgens de internationale standaard ICC AC358 (acceptatiecriteria van de Helical Foundation) kan variëren van 200 tot 350 mm.
Schroefpalen met smalle bladen.
De dikte van het metaal van een schroefpaal
Het belangrijkste structurele kenmerk van een schroefpaal is de dikte van het metaal waarvan de wanden van de stam zijn gemaakt. De berekening van de vereiste dikte wordt gedaan op basis van niet alleen de geschatte belasting op de stapel, maar ook de omstandigheden van de werking ervan. Het feit is dat het verminderen van de wanddikte van de stapel als gevolg van corrosieprocessen uiteindelijk leidt tot een vermindering van de levensduur.Volgens de eerder genoemde ICC AC358-norm moet de minimale wanddikte van de paalschacht 8 mm zijn in neutrale grond en 9,5 mm in grond met verhoogde chemische activiteit.
Binnenlandse ingenieurs realiseerden zich natuurlijk ook het belang van een dergelijke parameter als de dikte van het metaal dat wordt gebruikt om schroefpalen te maken. De gids "Palen en paalfunderingen", gepubliceerd in de USSR in 1977, verklaarde dat de paalschacht moet worden gemaakt van naadloze buizen geproduceerd door warmwalsen met een wanddikte van ten minste 10-14 mm. In de moderne Russische bouwnorm SP 24.13330.2011 "Paalfunderingen" wordt een dergelijke parameter als de wanddikte van de schacht van een schroefpaal echter helemaal niet in overweging genomen en niet gestandaardiseerd.
We zullen geen aannames doen over waarom dit is gebeurd, het gevolg is belangrijk. Veel binnenlandse fabrikanten profiteren van het ontbreken van strikte eisen voor de constructie van stalen palen volgens Russische normen en negeren bewust internationale normen. De wens om winst te maximaliseren leidt tot kwaliteitsverlies.
De meeste schroefpalen die in ons land worden geproduceerd, hebben een wanddikte van maximaal 3-4 mm. Tegelijkertijd zijn ze gemaakt van gelaste buizen met verminderde corrosieweerstand. En de kwaliteit van de beschermende corrosiewerende coating wenst in de regel het beste: vaak "morst" het al tijdens het transport van palen.
Natuurlijk zijn ze in Rusland in staat om (en niet alleen weten hoe, maar ook!) Palen te produceren waarvan de kwaliteit voldoet aan alle eisen van de internationale standaard ICC AC358. Vanwege hun hoge kosten zijn ze in de meeste gevallen echter niet bestand tegen concurrentie met conventionele palen van gewapend beton die in een voorgeboorde put zijn geïnstalleerd.
Het is noodzakelijk om rekening te houden met de dikte van het metaal, niet alleen van de paalas, maar ook van de bladen. Bij het bouwen van tijdelijke of lichte objecten is het toegestaan palen te gebruiken met bladen dunner dan 5 mm. Bij het plaatsen van grote structuren die zijn ontworpen voor langdurig gebruik, beveelt de internationale norm het gebruik van palen met een bladdikte van 9,5-12,5 mm aan.
Beschermende corrosiewerende coating
Om de invloed van corrosieprocessen op de sterkte-eigenschappen van stalen palen in agressieve grond te verminderen, verhoogt u niet alleen de dikte van de wanden, maar brengt u ook een extra beschermende coating aan. De meest gebruikte methoden voor corrosiebescherming van stalen palen zijn verzinken en aanbrengen van een speciale polymeer (polyurethaan, epoxy, etc.) coating. Volgens ICC AC358 moet de dikte van de beschermende polymeerlaag ten minste 400 micron zijn.
Voordelen van de fundering op schroefpalen
Installatie snelheid
Hoge installatiesnelheid is misschien wel het belangrijkste voordeel van schroefpalen, omdat ze in de bouwsector tijd als geen ander waarderen. De schroefpaal is direct na installatie klaar voor gebruik. Zelfs het betonneren van de interne speling van de paalschacht leidt niet tot stilstand op de bouwplaats: het is niet nodig om te wachten tot beton merksterkte heeft, omdat de belasting op de paal voornamelijk wordt waargenomen door de stalen mantel.
Laag geluidsniveau bij het installeren van de fundering
Geluidsarm tijdens installatie is het belangrijkste voordeel van schroefpalen ten opzichte van aangedreven. Het proces om de laatste de grond in te duwen gaat niet alleen gepaard met lawaai, maar ook met trillingen. Trillingen op de grond kunnen verschillende structuren in de onmiddellijke nabijheid van de werkplek beschadigen.
Lage prijs
De lage kosten van de fundering op schroefpalen in vergelijking met de kosten van alle soorten gewapend betonfunderingen worden voornamelijk bereikt door een aanzienlijke vermindering van het volume grondwerk.
De mogelijkheid om verschillende trekbelastingen te weerstaan
Dit vermogen is te wijten aan de aanwezigheid van bladen in schroefpalen.Dankzij de messen kunnen deze palen op ongelijke platforms worden geïnstalleerd (wat betekent dat ze perfect geschikt zijn voor gebouwen op hellingen) en onder elke hoek ten opzichte van de verticaal.
U hoeft geen grote hoeveelheid grond te krijgen
Met een kleine hoeveelheid grond die wordt verplaatst tijdens de installatie van schroefpalen, kunt u dicht bij bestaande gebouwen werken.
Ze kunnen onder verschillende omstandigheden worden gebruikt.
De bescheidenheid van het weer en het klimaat van schroefpalen komt tot uitdrukking in het feit dat ze in een redelijk breed temperatuurbereik kunnen worden gebruikt, niet bang zijn voor stijgend grondwater en zwelling van de grond en daarom geen verplichte drainage van de bouwplaats vereisen.
herbruikbaarheid
Een van de toepassingen van schroefpalen is de constructie van tijdelijke structuren. Nadat een dergelijk gebouw zijn functies heeft voltooid en is gedemonteerd, kunnen schroefpalen van de grond worden verwijderd en indien nodig opnieuw worden gebruikt.
Het is vermeldenswaard dat alleen industrieel geproduceerde schroefpalen, waarvan de kwaliteit voldoet aan de International Construction Standard ICC AC358 Acceptatiecriteria voor Helical Foundation, al deze voordelen hebben.
Nadelen van de fundering op schroefpalen
Het gebruik van schroefpalen heeft een aantal beperkingen, die veel fabrikanten helaas proberen te zwijgen. In omstandigheden waarin de bedrijven die betrokken zijn bij de installatie van funderingen gemakkelijk inbreuk maken op technologische normen, moet u als klant op zijn minst een algemeen idee hebben van in welke gevallen het ongewenst of volledig onaanvaardbaar is om schroefpalen te gebruiken.
Onvermogen om te gebruiken in gebieden met seismische activiteit
De bouw van gebouwen op de fundamenten van schroefpalen is alleen toegestaan in gebieden zonder of, in de limiet, met matige seismische activiteit.
Onvermogen om in bodems te gebruiken die snelle metaalcorrosie veroorzaken
Stalen schroefpalen mogen niet worden gebruikt in bodems met een elektrische weerstand van minder dan 10 Ohm * m, in bodems met een pH van minder dan 5,5, en ook in bodems met een hoog gehalte aan organische verbindingen. De reden voor deze beperkingen is de hoge mate van elektrochemische corrosie van staal onder deze omstandigheden. De verantwoordelijke ontwikkelaar, die niet onverschillig is voor de levensduur van de constructie die wordt gebouwd, alvorens te beslissen over het gebruik van stalen schroefpalen, is eenvoudigweg verplicht om alle noodzakelijke bodemkenmerken op deze bouwplaats te bepalen. Als het niet mogelijk is om de agressiviteit van de grond te bepalen, moet u zich houden aan de eisen die zijn vastgesteld voor palen die zijn geïnstalleerd in bodems met een zeer hoge corrosie-activiteit.
Het is niet toegestaan om schroefpalen in rotsachtige grond te penetreren.
Deze categorie bodems omvat slakkenstortplaatsen en stortplaatsen voor bouwafval. Solide insluitsels kunnen tijdens de installatie de messen of zelfs de as van de schroefpaal beschadigen.
Het wordt aanbevolen om het gebruik van schroefpalen te vermijden op grond die niet voldoende zijdelingse steun biedt.
Deze omvatten bijvoorbeeld turf, losse slibzanden, etc. Als de noodzaak om dergelijke palen in een vloeibare grond te installeren nog steeds bestaat, is het noodzakelijk om ze betrouwbaar te relateren aan elkaar of aanzienlijk te verdiepen. In overeenstemming met de vereisten van de ICC AC358-norm moet een schroefpaal in solide bodems ten minste 1,5 m worden begraven, in zachte bodems - ten minste 3 m.
We geven een voorbeeld: de installatie van een schroefpaal van 2,5 m lang in het gebied waar een veenlaag op een diepte van 2 m ligt, is onaanvaardbaar, omdat in dit geval de paal de noodzakelijke zijdelingse ondersteuning van de grond zal worden onthouden.
Factoren die de duurzaamheid van schroefpalen beïnvloeden
Reclame verzekert dat de fundering op schroefpalen minstens een eeuw kan duren. Is dit echt het geval, of is het gewoon een marketingtruc? De praktijk leert dat dit best mogelijk is, omdat sommige van de vuurtorens die onder Mitchell zijn gebouwd nog steeds staan.We zijn echter meer geïnteresseerd in het lot van geen vuurtoren in het verre Europa, maar van een klein landhuis ergens in de regio Moskou, in de Oeral of aan de oevers van de Yenisei. Hoelang zal hij blijven staan, gebouwd op de fundering van schroefpalen die niet ergens en eenmaal zijn gemaakt, maar hier en nu?
Op basis van experimentele gegevens werden de levensduur van stalen schroefpalen in bodems met verschillende elektrische weerstand geschat. Volgens deze schattingen gaan stapels niet-gegalvaniseerd metaal in grond met lage corrosiviteit (bijvoorbeeld droog leisteen of droog zand) minstens 300 jaar mee, en van metaal met een beschermende coating - 800 jaar of meer. Indrukwekkend, toch? Dit is echter een grond ideaal in termen van het vermogen (of liever het onvermogen) om corrosie van het metaal te veroorzaken.
Overweeg ter vergelijking een andere beperkende optie. In bodems met een zeer hoge corrosiviteit (zeebodem, slib, natte klei, turf) is de gemiddelde voorspelde levensduur van een stalen schroefpaal slechts 30 jaar (als de paal van gegalvaniseerd metaal is, zal dit cijfer toenemen tot 70-75 jaar).
Een belangrijk voorbehoud moet worden gemaakt. Tijdens al deze berekeningen werd aangenomen dat de stapel werd geproduceerd in overeenstemming met de ICC AC358-standaard die in het Westen wordt gebruikt, d.w.z. de dikte van de wanden van de kofferbak is 8 mm. Maar het is bijna onmogelijk om op de Russische markt schroefpalen van warmgewalste stalen buizen met een dergelijke wanddikte te vinden. Hoe lang gaat de "standaard" van de binnenlandse productie mee in een agressieve omgeving, d.w.z. een paal gemaakt van een gelaste buis met een wanddikte van 3-4 mm is onbekend bij iedereen, maar is duidelijk aanzienlijk minder dan 30 (75) jaar.
Uit het bovenstaande volgt dat de 100 jaar funderingsservice op schroefpalen die in reclame wordt beloofd, niets meer is dan lege woorden. Stapels gaan veel langer en aanzienlijk minder mee - het hangt allemaal af van de kwaliteit van de producten en de bedrijfsomstandigheden, die niet in de advertentie worden vermeld.
Over het algemeen is de levensduur van schroefpalen afhankelijk van drie hoofdparameters:
- de dikte van het staal dat wordt gebruikt om de schacht en de bladen van de stapel te maken,
- de dikte en kwaliteit van de beschermende corrosiewerende coating,
- bodemchemische activiteit in dit gebied.
Zonder deze kenmerken van stapels en bedrijfsomstandigheden te kennen, kan men zelfs geen veronderstellingen maken over hoe lang ze zullen duren.
De praktijk van het broeien van schroefpalen met bundels van metalen kanalen of hoeken, wijdverbreid onder onze bouwers, draagt bij aan een vermindering van de levensduur van schroefpalen. Natuurlijk is de plaatsing van dergelijke bundels tussen stapels gerechtvaardigd wanneer de fundering in de grond wordt geïnstalleerd met zwakke zijdelingse steun. De verbinding van stalen palen met bruggen van geleidend materiaal leidt echter tot een versnelling van elektrochemische corrosie van het metaal.
Om het optreden van zwerfstromen te voorkomen, die bijdragen aan de versnelling van corrosieprocessen, mogen stalen palen geen galvanische verbinding met elkaar hebben, evenals met andere bouwelementen van staal. Om de palen in een enkel systeem te verbinden, moet u een houten band of een metalen band gebruiken, waarvan de elementen met de palen zijn verbonden door middel van klemmen die met diëlektrisch materiaal van de palen zijn geïsoleerd.
Dat is eigenlijk alles waar we u vandaag over wilden vertellen. Nu kent u alle voor- en nadelen van schroefpalen en, hopelijk, begrepen we het belangrijkste idee dat we u probeerden over te brengen. Schroefpalen zijn een uitstekende keuze voor het maken van een fundering, maar ze kunnen niet altijd en niet overal worden gebruikt. Alleen een professional kan de toelaatbaarheid van het gebruik van schroefpalen in elk geval bepalen. Geloof me, de kosten voor het aantrekken van een specialist zijn onvergelijkbaar lager dan de kosten voor het elimineren van fouten tijdens het ontwerp en de constructie van de fundering.
