Podstawa domu jest jednym z najbardziej złożonych i kosztownych elementów jego projektu. Jednocześnie proces jego tworzenia jest bardzo długi - w większości przypadków jest to etap ograniczający budowę. Niestety nierzadko programiści świadomie naruszają technologie i normy, aby jak najszybciej ukończyć proces tworzenia i przejść do kolejnych etapów pracy. Często sami klienci popychają ich do tego, którzy myślą, że na placu budowy nic się nie dzieje zbyt długo. Nadmierny pośpiech na tym etapie prowadzi do tego, że wkrótce mieszkańcy nowego domu mają problemy - fundament zapada się, w wyniku czego cała konstrukcja zaczyna powoli się zapadać.
Czy możliwy jest tutaj środek ziemi? Czy można szybko zamontować mocny i niezawodny fundament? Być może okazuje się. W tym przypadku na ratunek przychodzą stosy śrub. Utworzenie fundamentu na stosach śrub wymaga nie tylko jednego lub dwóch miesięcy, ale zaledwie kilku dni.
Dlaczego takie stosy wciąż nie są wszędzie używane? Dlaczego nowe domy nie rosną tak szybko jak grzyby po deszczu? Aby odpowiedzieć na te pytania, musisz znać nie tylko zalety, ale także wady stosów śrub do fundamentu, aby zorientować się, jakie są ograniczenia ich zastosowania. Pamiętaj, że fundament jest sprawą bardzo odpowiedzialną, a wybierając rozwiązanie projektowe powinieneś polegać przede wszystkim na własnej wiedzy, a nie na zapewnieniach reklamowych producentów, obietnicach budowniczych czy przykładach sąsiadów i znajomych.
Treść
Historia pojawienia się stosów śrub
Historia stosów śrub sięga prawie dwóch wieków. Zamachu stanu w dziedzinie budowy fundamentów pali dokonał utalentowany irlandzki inżynier Alexander Mitchell. W 1833 r. Opatentował „Pale śrubowe Mitchell”, które można instalować na ruchomych glebach, takich jak piaszczyste dno stawu lub piasek błotny.
Pierwszą dużą konstrukcją wzniesioną na takich palach była latarnia morska Maplin Sand, zbudowana u ujścia Tamizy już w 1838 r. Jego fundamentem było dziewięć pali z końcówkami śrub o średnicy 120 cm, skręconych w ziemię na głębokość około 7 metrów. W kolejnych latach zbudowano jeszcze kilka latarni morskich pod kierunkiem Mitchell w całej Anglii. Niektóre z nich pozostały niezmienione do dziś.
Ponad połowę latarni morskich w Ameryce Północnej, falochron w Portland, wiadukt i mosty w Bombaju, linię kolejową w Barodzie, molo w Madrasie i wiele innych ważnych obiektów zbudowano w połowie XIX wieku przy użyciu pali Mitchell.
W Rosji stosy śrub odkryto dopiero w drugiej połowie XIX wieku. Rosyjscy inżynierowie szybko docenili wszystkie zalety tego wynalazku, zwłaszcza podczas pracy w wiecznej zmarzlinie w północnych regionach kraju lub na słabych, zalanych glebach obszarów przybrzeżnych. Wkrótce stosy śrub zaczęły być szeroko stosowane w budowie konstrukcji inżynierskich do celów wojskowych (do tej pory wojsko używało wsparcia śrubowo-szkieletowego do szybkiej budowy fundamentów mostów składanych), a później w inżynierii lądowej.
Stosy śrub stalowych są obecnie aktywnie używane na całym świecie. Korzystają z pomocy tam, gdzie potrzebna jest duża prędkość fundamentowania: podczas instalowania różnego rodzaju podpór, rozmieszczania stacji pomp i wiertniczych, układania rurociągów, budowania tymczasowych obozów dla pracowników itp. Produkty te cieszą się największym zainteresowaniem firm naftowych i gazowych, budowniczych wojskowych i przemysłowych oraz firm wykonujących prace konserwatorskie. Na tej liście znajdują się organizacje budowlane zajmujące się budową budynków mieszkalnych, ale dalekie od wiodących pozycji.Oczywiście fundamenty na palach śrubowych do budynków mieszkalnych są wznoszone, ale w większości przypadków mówimy o budowaniu w trudno dostępnych obszarach lub obszarach o trudnej glebie, naprawie problematycznych fundamentów starych budynków mieszkalnych i naprawianiu budynków na zboczach.
Konstrukcja i charakterystyka stosów śrub
Jakie są stosy śrub, które tak szybko zyskały popularność wśród konstruktorów na całym świecie? Jakie są ich odmiany? Na jakie cechy stosów śrub należy przede wszystkim zwrócić uwagę?
Stos śrub składa się z pnia i ostrza umieszczonego na jego końcu. Dzięki temu ostatniemu stosowi tego typu zakopuje się ziemię, wkręcając, a nie zatykając.
1. Rura. 2. Głowa przymocowana do wierzchu stosu. 3. Ostrze w kształcie spirali. 4. Powłoka antykorozyjna. 5. Otwór technologiczny do ustawienia pręta.
Istnieje kilka odmian stalowych pali śrubowych. Wybór na korzyść określonego rodzaju opiera się na analizie właściwości gleby na tym obszarze i szacowanego obciążenia fundamentu. Często nawet w jednym miejscu stosuje się różne rodzaje pali, co pozwala równomiernie rozłożyć ładunek.
Typ końcówki śrubowej
Końce stosów śrub, służące ułatwieniu ich zanurzenia w ziemi, można spawać lub odlewać.
Kupa śrub z przyspawaną końcówką.
Końcówki lane są znacznie droższe, a ich stosowanie jest uzasadnione tylko w przypadku pracy ze szczególnie gęstymi glebami, w tym wieczną zmarzliną, a także zawierającymi duże inkluzje pochodzenia naturalnego lub technogenicznego. Trwała odlewana końcówka podczas wkręcania stosów łatwo niszczy przeszkody na swojej drodze i nie odkształca się jednocześnie.
Kupie stos.
Liczba ostrzy
Według liczby ostrzy stosy śrub są podzielone na pojedyncze i wieloostrzowe (w niektórych przypadkach liczba ostrzy na jednym wale może sięgać sześciu sztuk). Te pierwsze są przeznaczone wyłącznie na gęste gleby o niskiej mobilności.
Stos śrub z pojedynczym ostrzem.
Drugie są bardziej uniwersalne, chociaż ich głównym celem są miękkie gleby o niskiej nośności, ponieważ pale z wieloma ostrzami są bardziej odporne na różnego rodzaju obciążenia - ciągnące lub, przeciwnie, naciskające i poziome. Maksymalną wydajność stosów śrub z wieloma ostrzami można osiągnąć, odpowiednio dobierając liczbę ostrzy, optymalną odległość między nimi, ich podziałkę i kąt.
Dwuostrzowy stos śrub.
Rozmiar ostrza
Ze względu na rozmiar ostrzy stosy śrub są podzielone na szerokie ostrza (średnica ostrzy jest co najmniej półtora razy większa od średnicy tułowia) i wąskie ostrza. Dzięki zwiększonej powierzchni nośnej stosy o szerokim stosie są bardzo skuteczne na miękkich glebach.
Pale śrubowe z szerokim ostrzem.
Wąskie ostrza mają swoją specjalizację - szczególnie gęsta lub bardzo zamarznięta gleba (niemożliwe jest „wkręcenie” stosu o szerokich ostrzach do takiej gleby ze względu na znacznie zwiększone ryzyko złamania lub odkształcenia ostrzy). Średnica ostrzy stosu śrub zgodnie z międzynarodową normą ICC AC358 (Kryteria akceptacji fundamentów śrubowych) może wynosić od 200 do 350 mm.
Stosy śrub o wąskim ostrzu.
Grubość metalu stosu śrub
Najważniejszą cechą konstrukcyjną pala śrub jest grubość metalu, z którego wykonane są ściany jego pnia. Wymaganą grubość oblicza się na podstawie nie tylko szacunkowego obciążenia pala, ale także warunków jego działania. Faktem jest, że zmniejszenie grubości ścianki pala w wyniku procesów korozyjnych ostatecznie prowadzi do skrócenia jego żywotności. Zgodnie z wyżej wspomnianą normą ICC AC358 minimalna grubość ścianki szybu palowego powinna wynosić 8 mm w glebie neutralnej i 9,5 mm w glebie o zwiększonej aktywności chemicznej.
Domowi inżynierowie oczywiście zdali sobie również sprawę ze znaczenia takiego parametru, jak grubość metalu użytego do wykonania śrub. W książce referencyjnej „Pale i fundamenty palowe”, opublikowanej w ZSRR w 1977 r., Stwierdzono, że wał palowy powinien być wykonany z rury bezszwowej wytwarzanej przez walcowanie na gorąco o grubości ścianki co najmniej 10–14 mm. Jednak we współczesnej rosyjskiej normie budowlanej SP 24.13330.2011 „Fundamenty palowe” taki parametr, jak grubość ściany wału pala śrub, nie jest w ogóle brany pod uwagę i nie jest standaryzowany.
Nie będziemy zakładać, dlaczego tak się stało, konsekwencja jest ważna. Wielu krajowych producentów korzysta z braku ścisłych wymagań dotyczących budowy pali stalowych w rosyjskich standardach i świadomie ignoruje normy międzynarodowe. Chęć maksymalizacji zysków prowadzi do utraty jakości.
Większość stosów śrub produkowanych w naszym kraju ma grubość ścianki nie większą niż 3-4 mm. Jednocześnie są wykonane ze spawanych rur o zmniejszonej odporności na korozję. A jakość ochronnej powłoki antykorozyjnej z reguły życzy sobie tego, co najlepsze: często „rozlewa się” już podczas transportu stosów.
Oczywiście w Rosji są w stanie produkować (i nie tylko wiedzieć, jak, ale także produkować!) Pale, których jakość spełnia wszystkie wymagania międzynarodowej normy ICC AC358. Jednak ze względu na ich wysoki koszt w większości przypadków nie są one w stanie wytrzymać konkurencji z konwencjonalnymi żelbetonowymi paliami zainstalowanymi we wcześniej wywierconej studni.
Grubość metalu należy wziąć pod uwagę nie tylko wał pala, ale także jego ostrza. Podczas konstruowania tymczasowych lub lekkich przedmiotów dozwolone jest stosowanie pali z ostrzami cieńszymi niż 5 mm. Podczas wznoszenia dużych konstrukcji zaprojektowanych do długotrwałej eksploatacji międzynarodowy standard zaleca stosowanie pali o grubości ostrza 9,5-12,5 mm.
Ochronna powłoka antykorozyjna
Aby zmniejszyć wpływ procesów korozyjnych na właściwości wytrzymałościowe pali stalowych instalowanych w agresywnym gruncie, nie tylko zwiększ grubość ścian, ale także nałóż dodatkową powłokę ochronną. Najczęściej stosowanymi metodami antykorozyjnej ochrony pali stalowych są cynkowanie i nakładanie specjalnej powłoki polimerowej (poliuretanowej, epoksydowej itp.). Według ICC AC358 grubość ochronnej warstwy polimeru musi wynosić co najmniej 400 mikronów.
Zalety fundamentu na stosach śrub
Szybkość instalacji
Wysoka prędkość montażu jest być może najważniejszą zaletą stosów śrub, ponieważ w branży budowlanej cenią czas jak nic innego. Stos śrub jest gotowy do użycia natychmiast po instalacji. Nawet betonowanie wewnętrznego prześwitu wału pala nie prowadzi do przestoju na placu budowy: nie trzeba czekać, aż beton uzyska siłę marki, ponieważ obciążenie pala jest przede wszystkim odczuwane przez jego stalową powłokę.
Niski poziom hałasu podczas instalowania fundamentu
Niski poziom hałasu podczas instalacji jest główną zaletą stosów śrub w porównaniu z napędzanymi. Procesowi wbijania tych ostatnich w ziemię towarzyszy nie tylko hałas, ale także wibracje. Wpływ wibracji na ziemię może uszkodzić różne konstrukcje znajdujące się w bezpośrednim sąsiedztwie miejsca pracy.
Niska cena
Niski koszt fundamentu na palach śrubowych w porównaniu z kosztem wszelkiego rodzaju fundamentów żelbetowych osiągany jest przede wszystkim dzięki znacznemu zmniejszeniu objętości robót ziemnych.
Zdolność wytrzymania różnych obciążeń ciągnących
Ta umiejętność wynika z obecności ostrzy w stosach śrub. Dzięki swoim ostrzom pale te można instalować na nierównych platformach (co oznacza, że idealnie nadają się do budynków położonych na zboczach) i pod dowolnym kątem do pionu.
Nie ma potrzeby uzyskiwania dużej ilości gleby
Niewielka ilość gleby przemieszczonej podczas instalacji pali śrubowych, pozwala pracować w pobliżu istniejących budynków.
Można je stosować w różnych warunkach.
Prostota pogodowa i klimatyczna pali śrubowych wyraża się w tym, że można je eksploatować w dość szerokim zakresie temperatur, nie boją się wzrostu wód gruntowych i spęcznienia gleby, a zatem nie wymagają obowiązkowego drenażu placu budowy.
Wielokrotnego użytku
Jednym z zastosowań pali śrubowych jest budowa konstrukcji tymczasowych. Po tym, jak taki budynek zakończy swoje funkcje i zostanie zdemontowany, stosy śrub można usunąć z ziemi i w razie potrzeby użyć ponownie.
Warto zauważyć, że wszystkie te zalety posiadają tylko przemysłowe pale śrubowe, których jakość jest zgodna z Międzynarodowymi Standardami Konstrukcji ICC AC358 Kryteria akceptacji fundamentów śrubowych.
Wady fundamentu na stosach śrub
Korzystanie ze stosów śrub ma wiele ograniczeń, które wielu producentów stara się niestety milczeć. W warunkach, w których firmy zajmujące się montażem fundamentów łatwo naruszają standardy technologiczne, jako klient musisz mieć przynajmniej ogólne pojęcie o tym, w których przypadkach niepożądane lub całkowicie niedopuszczalne jest stosowanie stosów śrub.
Niemożność użycia w obszarach o aktywności sejsmicznej
Konstrukcja budynków na fundamentach pali śrubowych jest dozwolona tylko w obszarach bez lub w ograniczonym stopniu, o umiarkowanej aktywności sejsmicznej.
Niemożność użycia w glebie powodującej szybką korozję metalu
Stalowych pali śrubowych nie należy stosować w glebach o oporności elektrycznej mniejszej niż 10 Ohm * m, w glebach o pH mniejszym niż 5,5, a także w glebach o wysokiej zawartości związków organicznych. Przyczyną tych ograniczeń jest wysoki wskaźnik korozji elektrochemicznej stali w tych warunkach. Odpowiedzialny deweloper, który nie jest obojętny na kwestię trwałości budowanej konstrukcji, przed podjęciem decyzji o stosie stalowych pali śrubowych, jest po prostu zobowiązany do określenia wszystkich niezbędnych cech gruntu na tym placu budowy. Jeśli nie jest możliwe określenie agresywności gruntu, należy przestrzegać wymagań przyjętych dla pali instalowanych w glebach o bardzo wysokiej aktywności korozyjnej.
Penetracja stosów śrub w skalistej ziemi jest niedozwolona.
Zsypy i składowiska odpadów budowlanych można przypisać tej samej kategorii gleb. Wszelkie wtrącenia stałe mogą uszkodzić ostrza, a nawet wał stosu śrub podczas jego instalacji.
Zaleca się unikanie stosowania śrub na glebach, które nie zapewniają wystarczającego podparcia bocznego.
Należą do nich na przykład torf, luźne piaszczyste piaski itp. Jeśli nadal istnieje potrzeba instalowania podobnych pali w płynnej glebie, konieczne jest albo niezawodne powiązanie ich ze sobą, albo znaczne pogłębienie. Zgodnie z wymogami normy ICC AC358 stos śrub w gęstych glebach należy zakopać co najmniej 1,5 m, a na miękkich glebach - co najmniej 3 m.
Podajemy przykład: instalacja stosu śrub o długości 2,5 m w obszarze, w którym warstwa torfu leży na głębokości 2 m, jest niedopuszczalna, ponieważ w tym przypadku stos zostanie pozbawiony niezbędnego bocznego podparcia gleby.
Czynniki wpływające na trwałość wkrętów
Reklama zapewnia, że fundament na stosach śrub może trwać co najmniej sto lat. Czy tak naprawdę jest, czy to tylko kolejna chwyt marketingowy? Praktyka pokazuje, że jest to całkiem możliwe, ponieważ niektóre latarnie wzniesione pod Mitchell nadal stoją. Bardziej interesuje nas jednak los nie latarni morskiej w dalekiej Europie, ale małego domu na wsi w regionie moskiewskim, na Uralu lub nad brzegiem Jeniseju.Jak długo pozostanie, wznosząc się na fundamencie śrub wykonanych nie gdzieś i raz, ale tu i teraz?
Na podstawie danych eksperymentalnych oszacowano żywotność stalowych pali śrubowych w glebach o różnym oporze elektrycznym. Według tych szacunków, w glebie o niskiej korozyjności (na przykład suchy łupek ilasty lub suchy piasek), stosy nie ocynkowanego metalu wystarczą na co najmniej 300 lat, a na metal z powłoką ochronną - co najmniej 800 lat. Imponujące, prawda? Jest to jednak gleba, idealna pod względem zdolności (a raczej niezdolności) do powodowania korozji metalu.
Dla porównania rozważ inną opcję ograniczającą. W glebach o bardzo wysokiej korozyjności (gleba morska, muł, mokra glina, torf) średni przewidywany okres użytkowania stalowego pala śrub wynosi tylko 30 lat (jeśli stos jest wykonany z ocynkowanego metalu, liczba ta wzrośnie do 70-75 lat).
Należy zrobić jedno ważne zastrzeżenie. Podczas wszystkich tych obliczeń założono, że stos został wyprodukowany zgodnie ze standardem ICC AC358 stosowanym na Zachodzie, tj. grubość ścian pnia wynosi 8 mm. Ale na rynku rosyjskim prawie niemożliwe jest znalezienie stosów śrub walcowanych na gorąco rur stalowych o takiej grubości ścian. Jak długo potrwa „standard” produkcji krajowej w agresywnym otoczeniu, tj. stos wykonany ze spawanej rury o grubości ścianki 3-4 mm nie jest znany nikomu, ale ma wyraźnie mniej niż 30 (75) lat.
Z powyższego wynika, że obiecane w reklamie 100 lat służby fundamentów na stosach śrub są niczym więcej niż pustymi słowami. Stosy mogą trwać znacznie dłużej i znacznie krócej - wszystko zależy od jakości produktów i warunków pracy, o których nie wspomina reklama.
Ogólnie żywotność stosów śrub zależy od trzech głównych parametrów:
- grubość stali użytej do wykonania wału i ostrzy pala,
- grubość i jakość ochronnej powłoki antykorozyjnej,
- aktywność chemiczna gleby na tym obszarze.
Nie znając tych właściwości pali i warunków eksploatacji, nie można nawet założyć, jak długo będą one trwać.
Praktyka oparzania stosów śrub z wiązkami metalowych kanałów lub narożników, rozpowszechniona wśród naszych konstruktorów, przyczynia się do zmniejszenia żywotności stosów śrub. Oczywiście rozmieszczenie takich wiązek między stosami jest uzasadnione podczas instalowania fundamentu w ziemi przy słabym podparciu bocznym. Jednak połączenie pali stalowych z mostkami z materiału przewodzącego prowadzi do przyspieszenia korozji elektrochemicznej metalu.
Aby uniknąć występowania prądów błądzących, przyczyniających się do przyspieszenia procesów korozyjnych, pale stalowe nie powinny mieć połączenia galwanicznego ze sobą, a także z innymi elementami budowlanymi wykonanymi ze stali. Aby połączyć stosy w jeden system, należy użyć drewnianej taśmy lub metalowej taśmy, której elementy są połączone z palami za pomocą zacisków izolowanych od stosów materiałem dielektrycznym.
To właściwie wszystko, o czym chcieliśmy wam dziś powiedzieć. Teraz znasz wszystkie zalety i wady stosów śrub i, mamy nadzieję, zrozumiałeś główną ideę, którą próbowaliśmy ci przekazać. Pale śrubowe są doskonałym wyborem do stworzenia fundamentu, ale nie można ich używać zawsze i nie wszędzie. Tylko specjalista może określić dopuszczalność stosowania stosów śrub w każdym przypadku. Uwierz mi, koszt przyciągnięcia specjalisty jest niewspółmiernie niższy niż koszt eliminacji błędów popełnionych podczas projektowania i budowy fundamentu.
