Pile Foundation: geschiktheids-, classificatie- en constructie-eigenschappen
Geschiktheid van Pile Foundation:
Stapelfunderingen worden onder de volgende omstandigheden gebruikt:
(i) Wanneer de grond nabij het grondoppervlak of op een redelijke diepte te zacht of los is.
(ii) Wanneer de belastingen zo hoog zijn dat er niet genoeg plangebied is om de benodigde maat fundering te accommoderen.
(iii) Wanneer grote zijdelingse belastingen op de fundering werken.
(iv) Heipaalfunderingen worden gebruikt wanneer wordt verwacht dat de constructie grote opvoerbelastingen zal dragen in zendmasten en ondergrondse constructies onder de grondwaterspiegel.
(v) De paalfundering wordt gebruikt wanneer de fundering wordt onderworpen aan schuine belastingen, excentrische belastingen en momenten.
Classificatie van palen:
Palen worden als volgt geclassificeerd:
(a) Classificatie op basis van materialen en samenstelling:
(i) houtstapels:
Houtstapels zijn gemaakt van boomstammen en zijn goed gekruid, recht en vrij van alle gebreken. In India, houtstapels meestal opgebouwd uit sal tree trunks. Deze palen zijn beschikbaar in lengte tussen 4 tot 6 m. Houtpalen worden gebruikt waar een goede dragende laag beschikbaar is op een relatief ondiepe diepte.
(ii) Betonnen palen:
Betonnen palen worden geprefabriceerd of ter plaatse gestort. Prefab heipalen worden gegoten en uitgehard op de stortplaats en vervolgens naar de site getransporteerd voor installatie. Deze palen zijn voldoende versterkt om de belasting van de stand te kunnen verwerken, samen met de werkspanningen. Prefab heipalen zijn normaal gesproken geschikt voor korte lengtes. In de grond gestorte palen worden geconstrueerd door een gat in de grond te boren en vervolgens het gat te vullen met beton na het plaatsen van de wapening.
(iii) stalen palen:
Stalen heipalen zijn meestal van gewalste H-profielen of dikke pijpsecties. Deze palen worden gebruikt om grote impactbelastingen te weerstaan en waar minder distributie van het rijden gewenst is. Stalen damwand en H-palen worden over het algemeen gebruikt om de open uitgraving te ondersteunen en om doorsijpeling te bieden.
(iv) Samengestelde palen:
Een stapel die bestaat uit twee materialen, zoals beton en hout of beton en staal, wordt samengestelde paal genoemd. Samengestelde palen worden gebruikt in situaties waarbij een deel van de paal permanent onder water staat. Het deel van de stapel dat onder water zal liggen, kan gemaakt zijn van onbehandeld hout en het andere deel kan van beton zijn.
(b) Classificatie op basis van de installatiemethode:
(i) Verveelde palen:
Boren stapels worden geconstrueerd in gaten die vooraf zijn geboord, ofwel door gebruik te maken van een behuizing of door circulerend stabiliserend middel zoals betonies-suspensie. Het boorgat wordt vervolgens gevuld met beton na het plaatsen van de wapening. Het voordeel van damwand is dat er geen schade ontstaat door hanteren en rijden, wat veel voorkomt bij heipalen.
Boordpalen zijn van de volgende typen:
Stapels met een kleine diameter tot een diameter van 600 mm; grote diameter diameter groter dan 600 mm; onder geruimde stapels.
(ii) Gedreven stapels:
Gedreven stapels kunnen van beton, staal of hout zijn. Deze palen worden in de grond gedreven door de inslag van de hamer. Boring is niet vereist voor dit type palen. Wanneer een stapel in korrelige bodems wordt gedreven, dicht het de grond en verhoogt de sterkte van de grond. Maar wanneer een stapel wordt aangedreven in verzadigde klei, wordt de grond in plaats van verdicht te worden opnieuw gevormd met vermindering van de sterkte.
(iii) Gestuwde en ter plaatse gestapelde palen:
Het is een soort heipaal. Ze zijn geconstrueerd door een stalen behuizing in de grond te duwen. Het gat wordt vervolgens gevuld met beton door de versterking te plaatsen en de behuizing wordt geleidelijk opgetild.
(c) Classificatie op basis van de functie:
Piles zijn van de volgende typen op basis van het gebruik:
(i) Einddragende palen:
De palen die de lading verplaatsen naar een harde en relatief onsamendrukbare laag zoals rots of dicht zand, worden einddragende palen genoemd. Deze stapels ontlenen het draagvermogen van het eindlager aan de paalpunt.
(ii) Wrijvingspalen:
De palen die niet rusten op een harde laag maar zijn draagvermogen ontlenen aan glijdende wrijving of hechting tussen het pooloppervlak en de omringende grond worden wrijvingspalen genoemd.
(iii) Spanningspaal:
Spanningspalen worden ook opgestapeld heipalen genoemd. Deze palen worden gebruikt om de constructies te verankeren die worden onderworpen aan opheffing als gevolg van hydrostatische druk.
(iv) Verdichtingspalen:
Deze palen worden gebruikt om losse korrelige grond te verdichten om het draagvermogen te vergroten. Verdichtingspalen dragen geen lading en kunnen daarom van zwakker materiaal zijn. Zandpalen kunnen worden gebruikt als verdichtingspalen.
(v) Ankerpalen:
Deze palen worden gebruikt om verankering te bieden tegen horizontale trekkracht van damwanden.
(vi) Stokken en dolfijnen van Fender:
Fender-palen en dolfijnen worden gebruikt om de structuur van de waterfront te beschermen tegen de impact van een drijvend object of schip.
Engineering Nieuws Formule:
De engineering nieuwsformule werd gepubliceerd door AM Wellington, redacteur van engineering nieuws (New York) in 1888. De formule werd ontwikkeld door de energie van de hamer (gebruikt voor heien) gelijk te stellen aan het werk gedaan door stapel en verlies van energie was verkregen als
Q a = WH / F (S + C)
Waarbij Qa toelaatbare belasting in kg
W = gewicht van de hamer in kg
H = valhoogte van de hamer in cm
S = penetratie per slag in cm
C = empirische constante in cm
= 0, 25 voor enkele en dubbelwerkende hamer
= 2, 5 voor een valhamer
F = Factor van veiligheid en wordt als 6 beschouwd.
De bovenstaande formule voor verschillende soorten hamers kan worden geschreven als:
(i) Enkelwerkende hamer
Qa = WH / 6 (S + 0, 25)
(ii) Dubbelwerkende hamer
Qa (W + ap) H / 6 (S + 0, 25)
waarbij a = effectief gebied van de zuiger in cm 2
p = gemiddelde effectieve stoomdruk in kg / cm2
(iii) Drop hammer
Q a = WH - 6 (S + 2, 5)
Hiley Formula:
Hiley-formule is naar verluidt een complete formule en is geschreven als
waarbij Qu = ultieme laadcapaciteit van stapel
W = gewicht van de hamer
H = valhoogte
S = penetratie per slag in cm
Stapelbelastingstest :
Ladingstest op stapel is de meest positieve methode om het draagvermogen van een stapel te bepalen. Ladingtests kunnen worden uitgevoerd op:
(i) een werkstapel of
(ii) een teststapel.
Een werkstapel is een ter plaatse gestorte paal of aangedreven om de lading van de bovenbouw te dragen. De maximale testbelasting in werkstapel mag niet meer dan 1½ keer de ontwerpbelasting zijn. Een teststapel is een stapel die uitsluitend voor testen is geïnstalleerd. De maximale belasting die op een dergelijke stapel kan worden uitgeoefend, is 2 ½ tot 3 keer de ontwerpbelasting of de belasting moet zodanig zijn dat een totale afzetting van een tiende van de pooldiameter wordt verkregen.
Een opstelling van de poolbelastingtest is weergegeven in figuur 11.20. Het bestaat uit
(i) Een reactiekader dat ofwel met kentledge is geladen ofwel op ankerpalen is ondersteund. De afstand van de steunen van het reactieframe van de stapel moet minimaal 5 keer de diameter van de stapel bedragen.
(ii) Een hydraulische krik om belasting op de paalkop uit te oefenen
(iii) Een stel meetklokken (3 of 4 nrs.) om de afwikkeling van de paalkop te meten.
Een verticale paallasttestassemblage Poollasttests zijn er in twee soorten:
(i) Onderhouden laadtest:
De stapel wordt gewoonlijk geladen door opvijzelen en de belasting wordt in geschikte stappen aangebracht (ongeveer 20% van de geschatte werklast). Elke incrementele belasting wordt gedurende twee uur gehandhaafd of totdat de bezettingsgraad 0, 2 mm / uur wordt, afhankelijk van wat zich eerder voordoet (conform IS 2911-1985); de volgende belastingsverhoging wordt vervolgens toegepast.
Verrekening wordt geregistreerd bij elke toename van de belasting. Voor de initiële belastingtest wordt het laden voortgezet tot 3 keer de ontwerpbelasting, afhankelijk van wat eerder is. In een routinetest wordt de belasting tot 1, 5 keer de ontwerpbelasting voortgezet. De belasting wordt vervolgens in gelijke stappen op nul gezet en er wordt een vastleggingsverslag gemaakt voor elke vrijgave van belasting.
Laadplaatsingsgrafieken voor zowel laden als lossen worden getekend zoals weergegeven in figuur 11.21. De uiteindelijke belasting kan uit de curve worden afgelezen als een duidelijk gedefinieerd faalpunt wordt aangegeven. Wanneer geen definitief bezwijkpunt wordt verkregen, kan dit worden beschouwd als belasting waarbij de bezinking gelijk is aan 10% van de pooldiameter.
Een beveiligingsfactor van 2, 0 of 2, 5 wordt toegepast om toegestane belasting te krijgen.
(ii) Constante snelheid van penetratie (ORP) test:
CRP-test werd ontwikkeld door Whitaker in het jaar 1963. Het is een kortdurende test waarbij de stapel wordt gemaakt en met constante snelheid in de grond penetreert. Een algemene penetratiesnelheid is 0, 75 mm / min voor klei en 1, 5 mm / min voor zand. Aflezingen van de druk in de krik en de afzetting worden genoteerd met geschikte tussenpozen van niet meer dan 3 minuten.
De test wordt voortgezet totdat de belasting begint te dalen na het bereiken van een maximale waarde of totdat de penetratie ten minste 10% van de diameter van de stapel is, afhankelijk van wat zich eerder voordoet.
Een belastingspenetratiecurve wordt uitgezet uit de resultaten van de test en de uiteindelijke laadcapaciteit van de stapel wordt gelijkgesteld aan de belasting:
(i) Op het faalpunt als een goed gedefinieerd faalpunt beschikbaar is
(ii) Wanneer de belasting een maximale waarde bereikt en constant blijft voor een penetratie van 50 mm of meer.
(iii) Wanneer penetratie 10% van de diameter van de stapel is, welke van de twee eerder is? Een veiligheidsfactor van 2, 0 of 2, 5 wordt toegepast om toegestane belasting te verkrijgen.
Constructieve kenmerken van paalfunderingen:
Voor de paalconstructie worden drie soorten materialen gebruikt:
(i) Hout
(ii) Staal
(iii) Beton.
Meestal worden betonnen palen gebruikt. Hout en stalen palen zijn geprefabriceerd, met dwarsdoorsnede gebieden van rechthoekige, vierkante, cirkelvormige en H-vorm (alleen voor staal). Hout en stalen palen worden geïnstalleerd door ze in verticale posities op te tillen en in de grond te duwen met behulp van hamers zoals weergegeven in figuur 11.22.
Betonnen palen worden geïnstalleerd door een gat in de grond te boren of rechtstreeks naar de grond te rijden. Afhankelijk van de installatiemethode worden betonnen palen in het algemeen geclassificeerd als (i) Verveelde palen (ii) Gedreven palen.
(A) Verveelde palen:
De stappen bij de constructie van geboorde palen zijn als volgt:
(i) Boren van een gat
(ii) Stabilisatie van gaten
(iii) Plaatsing van wapening
(iv) Betonneren
(i) Boren van een gat:
Voor geboorde palen met een kleine of gemiddelde diameter worden handboormachines gebruikt voor het boren in zachte, samenhangende bodems tot een diepte beperkt tot 4, 5 meter. Als de boordiepte 4, 5 meter overschrijdt, worden mechanische vijzels gebruikt. Voor palen met grote diameter worden gemechaniseerde op een kraan gemonteerde booreilanden gebruikt, zoals weergegeven in figuur 11.23.
(ii) Stabilisatie van gaten:
Voor een niet-zelfdragende bodem circuleert een stabiliserend middel in de vorm van bentonietslurrie. De bentonietsuspensie gaat door de boorsteel naar de basis van het gat en beweegt omhoog met de losgemaakte grond. Een slurry-dichtheid van 10, 5 tot 12 KN / m3 is voldoende voor de stabiliteit van het gat. De suspensie wordt opnieuw gebruikt nadat de grond is ingesneden in een vijver.
(iii) Plaatsing van wapening:
Nadat het boren is voltooid, wordt de wapeningskooi in het gat neergelaten.
(iv) Betonneren:
Nadat de versterking in het gat is geplaatst, wordt een gemakkelijk gemengd beton in het gat gegoten met behulp van een trechter die bij de opening van het gat wordt geplaatst. Betonwerken wordt uitgevoerd met een techniek genaamd triëmie-betonwerk waarbij beton door een buis naar beneden wordt gestuurd om de bentonietslurrie geleidelijk te verplaatsen zoals getoond in figuur 11.24. Zorgzaamheid en bekwaamheid zijn vereist voor betonneren.
(B) Gedreven geprefabriceerde betonpaal:
Prefab betonnen heipalen worden horizontaal gegoten met behulp van stalen bekistingen in een werf. (De diameter en lengte van dergelijke palen zijn respectievelijk beperkt tot 450 mm en 20 m). De sluiter wordt verwijderd nadat het beton is uitgehard en de paal is uitgehard. Stapels worden in horizontale positie uit de werf opgetild en worden verticaal gehouden voordat ze met behulp van aandrijfapparatuur de grond in rijden.
Rijtuig bestaat uit (figuur 11.25):
(i) Heiblok
(ii) heihamer
(a) Drop hammer
(b) Pneumatische hamer
(c) Trilhamer.
(iii) Toebehoren:
Toevoegingen zijn componenten die tussen de paalkop en de hamer worden geplaatst om de aandrijfkracht veilig op de stapel te brengen, dat wil zeggen, zonder enige schade aan de paalkop. Figuur 11.27 toont verschillende componenten geplaatst tussen de paalkop en de hamer.
(C) Aangestoken ter plaatse gestort betonpalen:
Gedreven ter plaatse gestapelde palen zijn die waarin een gat wordt gecreëerd door een stalen buis met gesloten einde aan te drijven en vervolgens gewapend beton erin wordt gegoten.
Deze stapels zijn er in twee soorten:
(i) Omhulde palen
(ii) Niet-stapelde stapels
Als de stalen buis die in de grond wordt gedreven, wordt gevuld met beton, dan wordt dit de ommantelde, in beton gestorte betonstapel genoemd. Als de stalen buis wordt teruggetrokken en het gat wordt gevuld met beton, wordt dit niet-gegoten gedreven beton ter plaatse gestapeld.
In het geval van een ingepakte stapel, wordt een dunne stalen buis samen met een centrale doorn samen aangedreven met behulp van een heiblok. Na het bereiken van de vereiste diepte, wordt de doorn samengetrokken en teruggetrokken en wordt het betonneren uitgevoerd in de stalen buis na het plaatsen van de versterkende kooi. De ongelooide stapel wordt geconstrueerd door een behuizing met een afneembare conische schoen aan de basis aan te drijven.
De verstevigingskooi wordt in de behuizing geplaatst en beton wordt gegoten. Naarmate het beton stolt, wordt het omhulsel traag getrokken en blijft de afneembare conische schoen aan de onderkant van de stapel liggen, zoals weergegeven in figuur 11.29.
