Стальные сваи – типы, преимущества и недостатки [PDF]

Стальная свая может представлять собой прокатный профиль, изготовленную форму или кусок шпунта. Две или более секции шпунтовых свай могут быть соединены вместе в форме короба и забиты как одна свая. Наиболее важным преимуществом использования стальной сваи является ее несущая способность. Стальная свая может выдержать нагрузку до 100 тонн на сваю. Стальные сваи чаще всего используются для фундаментов крупных сооружений с большой нагрузкой.

Преимущества стальных свай:

Недостатки стальных свай:

Распространенные типы стальных свай:

H-сваи и трубчатые сваи – наиболее часто используемые типы.

Н-сваи:

H-сваи имеют пропорциональную форму, особенно для того, чтобы выдерживать большие ударные нагрузки во время жесткой забивки. Фланцы и полотно прокатываются с одинаковой толщиной, чтобы исключить повреждение более тонких частей. Ширина фланца составляет не менее 85% от глубины сечения сваи для обеспечения жесткости по слабой оси.

Image Credits: Thearchitectdesigns.com

Трубчатые сваи:

Трубчатые сваи изготавливаются из бесшовных или сварных труб и часто заполняются бетоном. Они могут быть забиты закрытым или открытым способом. Сваи с открытым концом могут быть забиты на нужную глубину, а грунт внутри трубы вычищен. Сваи с закрытым концом формируются путем закрепления точки забивки на кончике сваи. Для основных колонн трубчатые сваи должны быть не менее 10 дюймов в диаметре, а толщина должна быть не менее 5/16 дюйма.

Выбор между сваями с открытым и закрытым концом зависит от состояния грунта на участке. В некоторых случаях труба с открытым концом может быть проложена на большую глубину, поскольку грунт внутри трубы может быть очищен по мере проходки. Если до достижения необходимой глубины встречаются валуны или другие препятствия, их можно удалить с помощью долота или, в случае труб большого диаметра, с помощью взрывных работ. В других случаях, когда очистка грунта внутри труб затруднена, следует использовать трубы с закрытым концом.

Кредиты изображений: https://www.flickr.com/photos/wsdot/40771196

Сращивание стальных свай:

H-сваи сращиваются таким же образом, как и стальные колонны. Сварное или болтовое (высокопрочные болты) соединение может быть использовано в зависимости от предпочтений инженера или имеющегося оборудования. Если сращивание расположено над поверхностью земли или если на сваю будет действовать большой изгибающий момент, сращивание должно быть спроектировано таким образом, чтобы противостоять таким напряжениям. В обычных случаях, даже если сваи не подвергаются горизонтальной нагрузке или изгибающему моменту, в свае существует определенное напряжение изгиба. Свая никогда не бывает идеально прямой и может изогнуться в результате забивки. Это может вызвать изгибающие моменты в сваях. Поэтому обычно принято проектировать сращивание для сопротивления моменту, равному от одной трети до половины моменту мощности Н-образного сечения. Некоторые строительные нормы и правила требуют, чтобы сращивание развивало полную прочность Н-образного или трубного сечения. Трубные сваи могут быть соединены сваркой встык или с помощью втулки.

Коррозия стальных свай:

Коррозия является большой проблемой для стальных свай. Ниже перечислены несколько методов, используемых для защиты стальной сваи от коррозии.

Дополнительная толщина

Этот метод, используемый большинством норм, требует, чтобы секция сваи содержала определенную дополнительную толщину (обычно около 1/16 дюйма) сверх площади сечения, требуемой по прочности. Это может быть достигнуто либо путем вычитания 1/16 дюйма из фактической толщины металла при расчете мощности сваи, либо путем сращивания другого куска стали по длине сваи, где ожидается коррозионное воздействие.

Удаление коррозионно-активных грунтов

Органические грунты, шлакобетон, несгоревший уголь или промышленные отходы вблизи поверхности земли могут быть удалены и заменены неагрессивными грунтами. Этот метод экономичен только в том случае, если такие грунты находятся на небольшой глубине.

Бетонная оболочка

Вблизи поверхности земли, где влаги и кислорода достаточно, сваи можно очень эффективно защитить, обложив их бетоном. Бетонная оболочка на большую глубину – дорогостоящий метод.

Катодная защита

Поскольку коррозия представляет собой непрерывный процесс удаления электронов из свай, эффективным будет метод предотвращения такого удаления. Для этого используется катодный метод, при котором медленный ток направляется к стальным сваям, а не от них.

Здесь следует отметить, что покраска или другие виды покрытия, нанесенные перед забивкой, имеют сомнительную ценность, так как покрытие в заглубленной части может быть повреждено в результате истирания или обращения. Сваи, выходящие в атмосферу, должны периодически окрашиваться. Сваи, находящиеся в загрязненной воде, следует защищать бетонной оболочкой или краской на основе каменноугольной смолы. В пресной воде следует защищать участок у поверхности воды.

Ссылка:

Проектирование фундаментов Уэйна К. Тэнга

• Типы свай в зависимости от передачи нагрузки, функции, материала и грунта.
• Стальные свайные фундаменты – типы, конструкция и соединения.
• Методы сращивания арматурных стержней.
• Типы оборудования для забивки свай – применение, преимущества и подробности.
• Обсадные сваи из монолитного бетона – типы, применение и преимущества.
• Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
• Деревянные сваи – преимущества, недостатки, классификация и профилактическая обработка [PDF].