Pile Foundation: Lämplighet, klassificering och konstruktion

Pile Foundations lämplighet:

Stapelstiftelser används under följande förhållanden:

(i) När jorden nära markytan eller på ett rimligt djup är för mjuk eller lös.

(ii) När lasterna är så höga att det inte finns tillräckligt med planytor för att tillgodose storleken på grunden som krävs.

(iii) När stora sidolaster fungerar på fundamentet.

(iv) Stapelfunderingar används när strukturen förväntas bära stora upplyftningsbelastningar i överföringstorn och underjordiska strukturer under vattenbordet.

(v) Stapelstiftet används när grunden utsätts för lutande belastningar, excentriska belastningar och moment.

Klassificering av pålar:

Högar klassificeras enligt följande:

(a) Klassificering baserad på material och sammansättning:

(i) Timmerhögar:

Trähögar är gjorda av trädstammar och är välskötta, raka och fria från alla brister. I Indien består trävaror huvudsakligen av sal-trädstammar. Dessa staplar finns i längden mellan 4 och 6 m. Trähögar används där bra lagerlagret är tillgängligt på relativt grunt djup.

(ii) Betonghögar:

Betonghögar är antingen förberedda eller gjutna på plats. Präglade högar gjutes och härdas vid gjutningsstället och transporteras sedan till platsen för installation. Dessa staplar förstärks tillfredsställande med ståndshanteringsspänningar tillsammans med arbetsspänningar. Precast högar är normalt lämpliga för korta längder. Inbyggda högar är konstruerade genom att borra hål i marken och sedan fylla hålet av betong efter att förstärkningen har placerats.

(iii) Stålhögar:

Stålpinnar är vanligtvis av rullade H-sektioner eller tjocka rörsektioner. Dessa staplar används för att klara stora slagspänningar och där mindre fördelning från körning önskas. Stålplattor och H-staplar används vanligtvis för att stödja den öppna utgrävningen och för att ge sänkbarriär.

(iv) Sammansatta staplar:

En stapel som består av två material som betong och trä eller betong och stål kallas komposithöga. Sammansatta staplar används i situationer där en del av stapeln är permanent under vatten. Den del av högen som kommer att vara under vatten kan vara obehandlad timmer och den andra delen kan vara av betong.

(b) Klassificering baserad på installationsmetod:

(i) Bored staplar:

Bored staplar är konstruerade i förborrade hål antingen med hjälp av ett hölje eller genom cirkulerande stabiliserande medel som betonies uppslamning. Borrhålet fylls sedan med betong efter att armeringen har placerats. Fördelen med styrbunken är att det inte finns någon skada på grund av hantering och körning vilket är vanligt i drivna högar.

Board staplar är av följande typer:

Små diameter staplar upp till 600 mm diameter; stor diameter piles diameter större än 600 mm; under reamed högar.

ii) Driven staplar:

Driven staplar kan vara av betong, stål eller timmer. Dessa högar drivs in i jorden genom hammarens påverkan. Borrning krävs inte för denna typ av högar. När en stapel drivs i granulära jordar tätar jorden jorden och ökar jordens styrka. Men när en stapel drivs i mättad lera, blir jorden i stället för att bli komprimerad återställd med minskad hållfasthet.

(iii) Driven och gjutna pelar:

Det är en typ av driven stapel. De är konstruerade genom att driva ett stålhölje i marken. Hålet fylls sedan med betong genom att placera förstärkningen och höljet lyftes gradvis.

c) Klassificering baserad på funktionen:

Pålar är av följande typer baserat på dess användning:

(i) Ändlager:

Pålarna som överför sin last till ett hårt och relativt inkompressibelt stratum som sten eller tät sand kallas ändlager. Dessa staplar härledar dess bärkraft från ändlager på pålspetsen.

(ii) Friktionspeler:

Pålarna som inte vilar på hårda stratum, men härleder sin bärkraft från skumfri friktion eller vidhäftning mellan pålytan och omgivande jord kallas friktionspinnar.

(iii) Spänningspinne:

Spänningsbackar kallas också upplyftningspeler. Dessa staplar används för att förankra de strukturer som utsätts för upplyftning på grund av hydrostatiskt tryck.

(iv) Kompakteringshögar:

Dessa staplar används för att komprimera lös granulär mark för att öka dess bärkraft. Komprimeringspelor bär inte last och därför kan de vara av svagare material. Sandpeler kan användas som komprimeringspeler.

(v) Ankarpinnar:

Dessa staplar används för att ge förankring mot horisontellt drag från arkhöljen.

(vi) Fender högar och delfiner:

Fender högar och delfiner används för att skydda vattenfrontens struktur från påverkan av något flytande föremål eller fartyg.

Engineering News Formula:

Tekniknyhetsformeln publicerades av AM Wellington, redaktör för tekniska nyheter (New York) 1888. Formeln utvecklades genom att jämföra den energi som hammaren tillämpade (används för högerkörning) till arbetet med högen och förlust av energi var erhållen som

Qa = WH / F (S + C)

Där Qa = tillåten last i kg

W = Hammarens vikt i kg

H = Högerhöjdens höjd i cm

S = Penetration per slag i cm

C = Empirisk konstant i cm

= 0, 25 för enkel- och dubbelverkande hammare

= 2, 5 för en droppehammare

F = Faktorn för säkerhet och tas som 6.

Ovanstående formel för olika typer av hammare kan skrivas som:

(i) Singelverkande hammare

Qa = WH / 6 (S + 0, 25)

(ii) dubbelverkande hammare

Qa (W + ap) H / 6 (S + 0, 25)

där a = Effektområde av kolv i cm ²

p = genomsnittligt effektivt ångtryck i kg / cm2

(iii) Släpphammare

Qa = WH-6 (S + 2, 5)

Hiley Formel:

Hiley formel sägs vara en komplett formel och skrivs som

där Qu = slutlig lastkapacitet hos stapel

W = vikten av hammaren

H = höjdhöjd

S = penetration per slag i cm

Stapelbelastningstest :

Lastningstest på högen är den mest positiva metoden för att bestämma lastens bäraförmåga. Lasttest kan utföras antingen på:

(i) en arbetsbunke eller

(ii) en provhöga

En fungerande stapel är en högergjuten in situ eller driven för att bära lasten från överbyggnaden. Den maximala provbelastningen i arbetshög ska inte vara mer än 1 ½ gång på designbelastningen. En provhög är en hög som är installerad exklusivt för testning. Den maximala belastningen som kan appliceras på en sådan hög är 2 ½ till 3 gånger designbelastningen eller belastningen som appliceras bör vara så att den ger en total upplösning av en tiondel av högdiametern.

Ett stapelbelastningstest uppställs visas i figur 11.20. Den består av

(i) En reaktionsram som antingen är lastad med kentledge eller stödd på ankarpinnar. Avståndet till reaktionsramstödsstöd från högen ska vara minst 5 gånger pelarens diameter.

(ii) En hydraulisk uttag för att applicera last på högen

(iii) En uppsättning av mätinstrument (3 eller 4 nos.) för att mäta avveckling av höghuvudet.

En lodrät belastningstestaggregat Stapelbelastningstest är av två typer:

(i) Bevarat belastningstest:

Stapeln laddas vanligtvis av Jacking och belastningen appliceras i lämpliga steg (ca 20% av den beräknade arbetsbelastningen). Varje inkrementell belastning bibehålls i två timmar eller tills avvecklingshastigheten blir 0, 2 mm / h, vilket som tidigare är (enligt IS 2911-1985); Nästa laddningsökning ökar sedan.

Avräkning registreras under varje belastningsinkomst. För första belastningstest fortsätter lastningen upp till 3 gånger konstruktionsbelastningen beroende på vilket som tidigare var. Vid ett rutintest fortsätter lasten upp till 1, 5 gånger designbelastningen. Lasten släpps sedan i lika steg till noll och avvecklingsrekord görs för varje frisättning av last.

Lastavvecklingskurvor för både lastning och lossning ritas som visas i figur 11.21. Den ultimata belastningen kan läsas från kurvan om en väldefinierad misslyckad punkt anges. När ingen bestämd felpunkt erhålls kan den tas som belastning vid vilken avveckling är lika med 10% av stapeldiametern.

En säkerhetsfaktor på 2, 0 eller 2, 5 tillämpas för att få tillåten belastning.

(ii) Test för konstant penetrationshastighet (ORP):

CRP-testet utvecklades av Whitaker år 1963. Det är ett kort varaktest, där stapeln är gjord, tränger in i jorden i en konstant takt. En gemensam penetrationshastighet är 0, 75 mm / min för lera och 1, 5 mm / min för sand. Läsningar av tryck i jackan och avvecklingen noteras med lämpliga intervall ej större än 3 minuter.

Testet fortsätter tills belastningen börjar minska efter att ha nått ett maximalt värde eller tills penetrationen är minst 10% av stapelns diameter, beroende på vilken som är tidigare.

En lastpenetrationskurva ritas ut från testresultaten och den maximala lastkapaciteten hos högen tas lika med belastningen:

(i) Vid felpunkt om väldefinierad misslyckad punkt är tillgänglig

(ii) När lasten når ett maximalt värde och förblir konstant för 50 mm eller mer penetration.

(iii) När penetration är 10% av stapelns diameter, vilken som tidigare är? En säkerhetsfaktor på 2, 0 eller 2, 5 appliceras för att erhålla tillåten last.

Konstruktionsegenskaper hos stapelstiftelser:

Tre typer av material används för högkonstruktion:

(i) Timmer

(ii) stål

(iii) Betong.

De flesta betonghögar används. Tavlar och stålhögar är prefabricerade, med tvärsnittsareor av rektangulär, kvadratisk, cirkulär och H-form (endast för stål). Timmer och stålhögar installeras genom att lyfta dem i vertikala positioner och skjuta in i marken med hjälp av hammare som visas i figur 11.22.

Betonghögar är installerade antingen genom tråkigt hål i marken eller genom att köra direkt till marken. Beroende på installationsmetoden betongpålor är i stor utsträckning klassificerad som (i) Bored piles (ii) Driven staplar.

(A) Bored högar:

Stegen involverade i konstruktionen av uttråkade högar är följande:

(i) Borrning av hål

(ii) Stabilisering av hålet

(iii) Placering av förstärkning

(iv) betong

(i) Borrning av hål:

För små eller medelstora borrade staplar används handskruvar för borrning i mjuka sammanhängande jordar till ett djup som är begränsat till 4, 5 meter. Om djupet av tråkigt överskrider 4, 5 meter används mekaniska skruvar. För pelare med stor diameter används mekaniska kranmonterade borriggar som visas i figur 11.23.

(ii) Stabilisering av hålet:

För en icke-självbärande jord cirkuleras ett stabiliseringsmedel i form av bentonituppslamning. Bentonituppslamningen färdas genom borrstammen till hålets botten och rör sig upp med den lossna jorden. En uppslamningstäthet av 10, 5 till 12 KN / m ^{^} är tillräcklig för hålets stabilitet. Uppslamningen återanvänds efter att jorden har skurits för att bosätta sig i en damm.

(iii) Placering av förstärkning:

När borrningen är klar sänks förstärkningsburet i hålet.

iv) betong:

Efter att förstärkningen är placerad inuti hålet hälls en lättblandad betong i hålet med hjälp av tratt placerad vid hålets munning. Betongning bärs av en teknik som kallas tremie-betong, i vilken betong sändes ned av ett rör för att gradvis förskjuta bentonituppslamningen, såsom visas i fig 11.24. Omsorg och skicklighet krävs för betongdrift.

(B) Driven förgjuten betonghögla:

Precast betonghögar gjutes horisontellt med stålhölje i en gjutningsgård. (Diametern och längderna för sådana pålar är begränsade till 450 mm respektive 20 m). Shuttering avlägsnas efter att betongen är inställd och stapeln härdas. Pålar lyfts från gjutgården i horisontellt läge och hålls vertikalt innan de körs i marken med hjälp av körutrustning.

Körutrustning består av (figur 11.25):

(i) Stapelram

(ii) Stapelkörningshammare

(a) Släpphammare

(b) Pneumatisk hammare

(c) Vibrerande hammare.

iii) Tillämpningar:

Tillämpningar är komponenter som placeras mellan högen och hammaren för att överföra drivkraften till högen på ett säkert sätt, dvs utan att skada huvudet. Figur 11.27 visar olika komponenter placerade mellan stapelhuvud och hammare.

(C) Driven gjuten in situ betongpinnar:

Driven gjutna pelar är de där ett hål skapas genom att man kör ett slutet stålstålrör och sedan stärks betong i den.

Dessa staplar har två typer:

(i) Häftade högar

(ii) Ej upptagna högar

Om stålröret som är drivet i jorden är fyllt med betong kallas det fördjupat drivet betonghål i betong. Om stålröret dras tillbaka och hålet är fyllt med betong, kallas det för obehandlad drivgjuten in situ betonghög.

Vid kapslad höga, drivs ett tunt stålrör tillsammans med en centraldörr med hjälp av högerkörningsrigg. Efter att ha uppnått det önskade djupet dras dornen ihop och dras tillbaka och betong görs i stålröret efter att förstärkningsburet har placerats. Uncased stapel är konstruerad genom att driva ett hölje med en avtagbar konisk sko vid basen.

Armeringsburet placeras i höljet och betongen hälls. Som konkreting fortsätter höljet långsamt och den avtagbara koniska skon kvar i bottnen av stapel som visas i figur 11.29.