Piloane cu șuruburi: caracteristici, avantaje și dezavantaje

Fundația casei este unul dintre cele mai complexe și mai scumpe elemente ale construcției sale. În același timp, procesul de creare a acestuia este foarte lung - în majoritatea cazurilor aceasta este o etapă limitativă a construcției. Din păcate, nu este neobișnuit ca dezvoltatorii lipsiți de scrupule să încalce în mod conștient tehnologiile și normele pentru a completa fondul cât mai curând posibil și a trece la etapele următoare ale lucrărilor. Adesea, clienții înșiși îi împing să facă acest lucru și li se pare că nu se întâmplă nimic de mult timp pe șantier. Grăbirea excesivă în această etapă duce la faptul că în curând locuitorii noii case au probleme - fundația scade, și, ca urmare a acesteia, întreaga structură începe să se prăbușească încet.

Există un teren de mijloc aici? Este posibil să montați rapid o fundație puternică și fiabilă? Se pare că poate. În acest caz, grămezi cu șuruburi vin la salvare. Crearea unei fundații pe grămezi cu șuruburi necesită nu doar una sau două luni, ci doar câteva zile.

De ce astfel de grămezi nu sunt încă folosite peste tot? De ce noile case nu cresc la fel de repede ca ciupercile după ploaie? Pentru a răspunde la aceste întrebări, trebuie să cunoașteți nu numai avantajele, ci și dezavantajele grămezilor cu șuruburi pentru fundație, pentru a vă face o idee despre ce limitări există la aplicarea lor. Nu uitați că fundația este o problemă foarte responsabilă, iar atunci când alegeți o soluție de proiectare, ar trebui să vă bazați în primul rând pe propriile cunoștințe și nu pe asigurările de publicitate ale producătorilor, promisiunile constructorilor sau exemple de vecini și cunoscuți.

Istoricul apariției piloților cu șuruburi

Istoria teancurilor cu șuruburi datează de aproape două secole. O lovitură de stat în domeniul construcției de fundații a pilelor a fost făcută de talentatul inginer irlandez Alexander Mitchell. În 1833, el a patentat „Mitchell Screw Piles”, care ar putea fi instalat în soluri în mișcare, cum ar fi fundul nisipos al unui iaz sau silt.

Prima structură importantă ridicată pe astfel de stâlpi a fost farul Maplin Sand, construit la gura Tamisei deja în 1838. Fundația sa era de nouă grămezi cu vârfuri de șurub cu diametrul de 120 cm, răsucite în pământ până la o adâncime de aproximativ 7 metri. În anii următori, mai multe faruri au fost construite sub conducerea Mitchell în toată Anglia. Unele dintre ele au rămas neschimbate până în zilele noastre.

Peste 150 de faruri din America de Nord, un spărtură în Portland, o pasarelă și poduri în Bombay, o cale ferată în Baroda, un dig în Madras și multe alte obiecte importante au fost construite la mijlocul secolului al XIX-lea folosind grămezi Mitchell.

În Rusia, grămezile cu șuruburi au fost descoperite abia în a doua jumătate a secolului XIX. Inginerii ruși au apreciat rapid toate avantajele acestei invenții, în special atunci când lucrează în permafrostul regiunilor nordice ale țării sau în soluri slabe și inundate din zonele de coastă. Foarte curând, grămezile cu șuruburi au început să fie utilizate pe scară largă în construcția structurilor inginerești în scopuri militare (suportul cu șurub-cadru pentru construcția de mare viteză a fundațiilor podurilor pliabile este folosit de către militarii noștri până acum), iar mai târziu în inginerie civilă.

Piloane cu șuruburi din oțel sunt utilizate în mod activ în întreaga lume astăzi. Ei apelează la ajutorul lor acolo unde este nevoie de o viteză mare de construcție a fundației: atunci când se instalează diferite tipuri de suporturi, se desfășoară stații de pompare și de foraj, se pun conducte, se construiesc tabere temporare pentru lucrători etc.Aceste produse au cea mai mare cerere în rândul companiilor de petrol și gaze, constructorilor militari și industriali și companiilor care efectuează lucrări de restaurare. Organizațiile de construcții implicate în construcția de clădiri rezidențiale sunt prezente pe această listă, dar departe de pozițiile de conducere. Desigur, fundațiile pe grămezi pentru șuruburi pentru clădiri rezidențiale sunt ridicate, dar în cele mai multe cazuri vorbim despre construcții în zone greu accesibile sau zone cu sol dificil, repararea fundațiilor problematice ale clădirilor rezidențiale vechi și repararea clădirilor pe pârtii.

Proiectarea și caracteristicile piloților cu șuruburi

Care sunt grămezi cu șuruburi care au câștigat atât de repede popularitate în rândul constructorilor din întreaga lume? Ce soiuri există? Ce caracteristici ale pilelor cu șuruburi ar trebui să acord atenție în primul rând?

O grămadă de șurub constă dintr-un portbagaj și o lamă situată la capătul său. Datorită celor din urmă, acest tip de grămadă este îngropată în pământ prin înșurubare, nu înfundare.

1. Țeva. 2. Capul care este atașat de vârful pilei. 3. lama în formă de spirală. 4. Acoperire anticorozivă. 5. Orificiu tehnologic pentru fixarea tijei.

Există mai multe varietăți de piloane cu șuruburi din oțel. Alegerea în favoarea unui anumit tip se bazează pe o analiză a caracteristicilor solului din această zonă și a încărcării estimate pe fundație. Adesea, chiar și la un site sunt utilizate diferite tipuri de grămezi, ceea ce vă permite să distribuiți încărcarea uniformă.

Tip șurub

Vârfurile pilelor cu șuruburi, care servesc pentru a facilita imersiunea lor în pământ, pot fi sudate sau turnate.

Înșurubați grămada cu vârful sudat.

Sfaturile turnate sunt mult mai scumpe, iar utilizarea lor este justificată numai în cazul lucrărilor cu soluri deosebit de dense, inclusiv permafrost, și care conțin și incluziuni mari de origine naturală sau tehnogenă. Vârful de turnare durabil atunci când înșurubați grămezi distruge cu ușurință obstacolele în calea sa și nu se deformează în același timp.

Grămada cu șuruburi.

Numărul de lame

În funcție de numărul de lame, grămezile cu șuruburi sunt împărțite în singure și cu mai multe lame (numărul de lame pe un arbore, în unele cazuri, poate ajunge la șase bucăți). Primele sunt destinate exclusiv solurilor dense cu mobilitate redusă.

Pilă cu șurub cu o singură lamă.

Al doilea este mai universal, deși scopul lor principal este solurile moi, cu capacitate de rulment redusă, din moment ce grilajele cu mai multe lame sunt mai rezistente la diferite tipuri de sarcini - tragere sau, invers, presare și orizontală. Eficiența maximă a pilelor cu șuruburi cu mai multe lame poate fi obținută prin selectarea corectă a numărului de lame, distanța optimă dintre ele, pasul și unghiul lor.

Pilonul cu șurub cu două lame.

Dimensiunea lamei

În funcție de dimensiunea lamelor, grămezile cu șuruburi sunt împărțite în lamele late (diametrul lamelor este de cel puțin o dată și jumătate diametrul trunchiului) și cu lama îngustă. Datorită suprafeței sporite de sprijin, grămăjoarele cu grilaj larg sunt foarte eficiente în solurile moi.

Piloane cu șurub cu lamă largă.

Cele cu lama îngustă au propria lor specializare - în special solul dens sau foarte înghețat (este imposibil să „înșurubați” o grămadă cu lamă largă în astfel de sol din cauza riscului foarte mare de rupere sau deformare a lamelor). Diametrul lamelelor unui șurub în conformitate cu standardul internațional ICC AC358 (Criteriile de acceptare a fundației elicoidale) poate varia de la 200 la 350 mm.

Piloane cu șuruburi cu lamă îngustă.

Grosimea metalului unei pile cu șurub

Cea mai importantă caracteristică structurală a unei pile cu șurub este grosimea metalului din care sunt confecționate pereții trunchiului său. Calculul grosimii necesare se face pe baza nu numai a sarcinii estimate pe grămadă, ci și a condițiilor de funcționare a acesteia. Faptul este că reducerea grosimii peretelui pilei datorită proceselor de coroziune duce în final la reducerea duratei sale de funcționare.Conform standardului ICC AC358 menționat anterior, grosimea minimă a peretelui arborelui pilon ar trebui să fie de 8 mm în sol neutru și de 9,5 mm în sol cu ​​activitate chimică crescută.

Inginerii autohtoni, desigur, și-au dat seama de importanța unui astfel de parametru, cum ar fi grosimea metalului folosit la fabricarea grămeților cu șuruburi. Ghidul „Pile și fundații de pilă”, publicat în URSS în 1977, a declarat că arborele de grămezi ar trebui să fie realizat din țeavă fără sudură produsă prin laminare la cald cu o grosime a peretelui de cel puțin 10-14 mm. Cu toate acestea, în standardul rusesc de construcție modernă SP 24.13330.2011 „Fundații cu piloți”, un astfel de parametru precum grosimea peretelui arborelui unui șurub nu este deloc considerat și nu este standardizat.

Nu vom face ipoteze cu privire la motivul pentru care s-a întâmplat acest lucru, consecința este importantă. Mulți producători autohtoni profită de lipsa unor cerințe stricte pentru construcția de piloți de oțel în standardele rusești și ignoră în mod conștient standardele internaționale. Dorința de a maximiza profiturile duce la pierderea calității.

Majoritatea grămezilor cu șurub produse în țara noastră au o grosime a peretelui de cel mult 3-4 mm. În același timp, sunt realizate din conducte sudate cu rezistență redusă la coroziune. Și, de regulă, calitatea acoperirii anticorozive de protecție dorește tot ce este mai bun: de multe ori „se varsă” deja în timpul transportului grămeților.

Desigur, în Rusia sunt capabili să producă (și nu numai să știe cum, ci și să producă!) Pile a căror calitate îndeplinește toate cerințele standardului internațional ICC AC358. Cu toate acestea, datorită costurilor lor ridicate, în majoritatea cazurilor nu suportă concurența cu grămezi convenționale de beton armat instalate într-un puț pre-găurit.

Este necesar să se țină seama de grosimea metalului nu numai a arborelui, ci și a lamelor sale. Atunci când construiți obiecte temporare sau ușoare, este permisă utilizarea de grămezi cu lame mai subțiri de 5 mm. La ridicarea unor structuri mari proiectate pentru funcționarea pe termen lung, standardul internațional recomandă utilizarea de grămezi cu o grosime a lamei de 9,5-12,5 mm.

Acoperire de protecție anticorozivă

Pentru a reduce influența proceselor de coroziune asupra caracteristicilor de rezistență ale grămezilor de oțel instalate în solul agresiv, nu numai că crește grosimea pereților acestuia, ci aplică și o acoperire de protecție suplimentară. Cele mai utilizate metode de protecție împotriva coroziunii pilelor de oțel sunt galvanizarea și aplicarea unui strat de polimer special (poliuretan, epoxidic etc.). Conform ICC AC358, grosimea stratului de polimer de protecție trebuie să fie de cel puțin 400 de microni.

Avantajele fundației pe piloane cu șuruburi

Viteza de instalare

Viteza mare de instalare este poate cel mai important avantaj al pilelor cu șuruburi, deoarece în activitatea de construcții acestea valorează timpul ca nimic altceva. Pilonul cu șurub este gata de utilizare imediat după instalare. Chiar și concretizarea golului intern al arborelui pilon nu duce la o perioadă de oprire la șantier: nu este necesar să așteptați betonul pentru a obține rezistența mărcii, deoarece sarcina pe grămadă este percepută în primul rând de teaca sa de oțel.

Nivel redus de zgomot la instalarea fundației

Zgomotul scăzut în timpul instalării este principalul avantaj al pilelor cu șurub față de cele conduse. Procesul de a-l conduce pe acesta din urmă în pământ este însoțit nu numai de zgomot, ci și de vibrații. Efectele vibrațiilor la sol pot dăuna diferitelor structuri situate în imediata apropiere a locului de muncă.

Preț redus

Costul scăzut al fundației pentru grămezi cu șurub în comparație cu costurile de tot felul de fundații din beton armat se realizează în primul rând datorită reducerii semnificative a volumului lucrărilor de teren.

Capacitatea de a rezista la diverse sarcini de tragere

Această abilitate se datorează prezenței lamelor în grămezi cu șuruburi.Datorită lamelor sale, aceste grămezi pot fi instalate pe platforme inegale (ceea ce înseamnă că sunt perfect potrivite pentru clădirile situate pe pârtii) și în orice unghi față de verticală.

Nu este nevoie să obțineți o cantitate mare de sol

O cantitate mică de sol deplasată în timpul instalării pilelor cu șurub permite ca lucrările să se desfășoare aproape de clădirile existente.

Pot fi utilizate în diferite condiții.

Nepretenția climatică și climatică a grămezilor este exprimată prin faptul că pot fi operate într-un interval de temperatură destul de larg, nu se tem de creșterea apelor subterane și umflarea solului și, prin urmare, nu necesită drenarea obligatorie a șantierului.

reutilizabilitate

Una dintre aplicațiile pilelor cu șurub este construcția de structuri temporare. După ce o astfel de clădire și-a încheiat funcțiile și a fost demontată, grămezile cu șurub pot fi scoase din sol și reutilizate dacă este necesar.

Este demn de remarcat faptul că numai aceste șuruburi cu șuruburi produse industrial, a căror calitate respectă standardul internațional de construcție ICC AC358 Criteriile de acceptare a fundației elicoidale, au toate aceste avantaje.

Dezavantaje ale fundației pe grămezi cu șuruburi

Utilizarea pilelor cu șuruburi are o serie de limitări, pe care mulți producători, din păcate, încearcă să tacă. În condițiile în care companiile implicate în instalarea fundațiilor trec cu ușurință la încălcarea standardelor tehnologice, dvs., în calitate de client, trebuie să aveți cel puțin o idee generală a cazurilor în care este nedorit sau complet inacceptabil să folosiți grămezi cu șuruburi.

Incapacitatea de utilizare în zone cu activitate seismică

Construirea clădirilor pe fundațiile pilelor cu șuruburi este permisă numai în zonele fără sau, în limită, cu activitate seismică moderată.

Incapacitatea de utilizare în soluri care provoacă coroziunea rapidă a metalelor

Piloane cu șuruburi din oțel nu trebuie utilizate în solurile cu o rezistență electrică mai mică de 10 Ohm * m, în solurile cu un pH mai mic de 5,5 și, de asemenea, în solurile cu un conținut ridicat de compuși organici. Motivul acestor limitări este rata mare de coroziune electrochimică a oțelului în aceste condiții. Dezvoltatorul responsabil, care nu este indiferent față de longevitatea construcției construite, înainte de a decide cu privire la utilizarea pilelor cu șuruburi din oțel, este pur și simplu obligat să determine toate caracteristicile solului necesare pe acest șantier. Dacă nu este posibilă determinarea agresivității solului, respectați cerințele adoptate pentru grămezi instalate în soluri cu activitate de coroziune foarte ridicată.

Nu este permisă pătrunderea grămezilor de șuruburi în solul stâncos.

Această categorie de soluri include depozitele de zgură și depozitele de deșeuri pentru construcții. Orice incluziuni solide pot deteriora lamele sau chiar arborele pilei cu șurub în timpul instalării sale.

Se recomandă evitarea utilizării pilelor cu șuruburi pe soluri care nu oferă un suport lateral suficient.

Printre acestea se numără, de exemplu, turbă, nisipuri argiloase libere. Dacă mai există nevoia de a instala astfel de grămezi într-un sol fluid, este necesar fie să le raportăm în mod fiabil între ele, fie să aprofundăm semnificativ. În conformitate cu cerințele standardului ICC AC358, o grămadă de șuruburi în soluri solide trebuie îngropată cel puțin 1,5 m, în soluri moi - cel puțin 3 m.

Dăm un exemplu: instalarea unei pile cu șuruburi de 2,5 m lungime în zona în care se află un strat de turbă la o adâncime de 2 m este inacceptabilă, deoarece în acest caz grămada va fi lipsită de sprijinul lateral necesar al solului.

Factorii care afectează durabilitatea pilelor cu șurub

Publicitatea asigură că fundația pe grămezi cu șurub poate dura cel puțin un secol. Este într-adevăr cazul sau este doar un alt plan de marketing? Practica arată că acest lucru este destul de posibil, deoarece unele dintre faruri ridicate sub Mitchell încă mai stau.Cu toate acestea, ne interesează mai mult soarta nu a unui far din Europa îndepărtată, ci a unei mici case de țară undeva în Regiunea Moscova, în Urale sau pe malurile Yenisei. Cât timp va sta, fiind ridicat pe fundația pilelor cu șuruburi făcute nu undeva și odată, ci aici și acum?

Pe baza datelor experimentale, s-a estimat durata de viață a grămezilor cu șuruburi din oțel în soluri cu rezistență electrică diferită. Conform acestor estimări, în solul cu corozivitate scăzută (de exemplu, șisturi uscate sau nisip uscat), grămezi de metal ne-galvanizat vor dura cel puțin 300 de ani, iar din metal cu un strat de protecție - 800 de ani sau mai mult. Impresionant, nu-i așa? Cu toate acestea, acesta este un sol ideal în ceea ce privește capacitatea (sau mai degrabă, incapacitatea) de a provoca coroziunea metalului.

Pentru comparație, luați în considerare o altă opțiune de limitare. În solurile cu o corozivitate foarte mare (sol marin, pământ, argilă umedă, turbă), durata medie de serviciu prevăzută pentru o grămadă de oțel este de numai 30 de ani (dacă grămada este din metal galvanizat, această cifră va crește la 70-75 de ani).

Ar trebui făcută o atenționare importantă. În timpul tuturor acestor calcule, s-a presupus că grămada a fost produsă în conformitate cu standardul ICC AC358 utilizat în Occident, adică. grosimea pereților trunchiului său este de 8 mm. Dar este aproape imposibil să găsești grămeți cu șuruburi de țevi de oțel laminate la cald cu o astfel de grosime de perete pe piața rusă. Cât timp va dura „standardul” producției interne într-un mediu agresiv, adică. o mulțime dintr-o țeavă sudată cu o grosime a peretelui de 3-4 mm nu este cunoscută de nimeni, dar este clar în mod substanțial mai mică de 30 de ani (75) ani.

Din toate cele de mai sus, rezultă că cei 100 de ani de servire a fundației pe grămadă de șuruburi promisă în publicitate nu sunt altceva decât cuvinte goale. Stilurile pot dura mult mai mult și mult mai puțin - totul depinde de calitatea produselor și de condițiile de operare, care nu sunt menționate în reclamă.

În general, durata de viață a grămezilor depinde de trei parametri principali:

• grosimea oțelului folosit la confecționarea arborelui și a paletelor,
• grosimea și calitatea acoperirii anticorozive de protecție,
• activitatea chimică a solului în această zonă.

Fără a cunoaște aceste caracteristici ale pilelor și condițiilor de funcționare, nu se poate face nici măcar presupuneri despre cât vor dura.

Practica de scaldare cu șuruburi cu pachete de canale sau colțuri metalice, răspândită în rândul constructorilor noștri, contribuie la scăderea duratei de viață a grămezilor cu șuruburi. Desigur, aranjarea unor astfel de mănunchiuri între grămezi este justificată la instalarea fundației în pământ cu un suport lateral slab. Cu toate acestea, conectarea pilelor de oțel cu podurile din materialul conductor conduce la accelerarea coroziunii electrochimice a metalului.

Pentru a evita apariția curenților rătăciți, contribuind la accelerarea proceselor de coroziune, grămezile de oțel nu ar trebui să aibă o legătură galvanică între ele, precum și cu alte elemente de construcție din oțel. Pentru a conecta grămăjoarele într-un singur sistem, ar trebui să folosiți o curea din lemn sau o curea metalică, ale cărei elemente sunt conectate la grămezi cu ajutorul unor cleme izolate de grămezi cu material dielectric.

Aceasta este de fapt tot ceea ce am vrut să vă spunem astăzi. Acum știți toate avantajele și dezavantajele pilelor cu șuruburi și, sperăm, a înțeles ideea principală pe care am încercat să o transmitem. Mormanele cu șuruburi sunt o alegere excelentă pentru crearea unei fundații, dar nu pot fi folosite întotdeauna și nu peste tot. Doar un profesionist poate determina admisibilitatea utilizării grămeților cu șuruburi în fiecare caz. Credeți-mă, costul atragerii unui specialist este mai puțin scăzut decât costul eliminării erorilor făcute în timpul proiectării și construcției fundației.

Vei fi interesat

Ce fundație să alegeți pentru o casă de la un bar

Tipuri și tipuri de fundații pentru o casă privată