Piloty jsou široce používány ve stavebnictví. Umožňují postavit základ na nestabilních půdách, oplotit jámy, postavit opěrné zdi a zpevnit půdu.
To ekonomická a udržitelná možnost instalace základů, použitelné téměř za všech podmínek.
V článku budeme hovořit o typech pilot, pořadí a různých metodách výpočtu základu.
Výpočet pilot začíná volbou jejich typu.
Podle způsobu hloubení do země se rozlišují:
- řízený hromady. Nejoblíbenější typ. Zarážejí se do země zaražením pneumatickým kladivem do vypočítané hloubky;
- znuděný piloty jsou instalovány v co nejkratším čase. Nejprve se pomocí šnekového vrtání vyvine studna a půda kolem ní se zhutní. Poté se současně s těžbou vrtáku do vrtu pod tlakem čerpá betonová směs. Ihned poté je v něm instalován výztužný rám. Vyrábí se z kovových tyčí v továrně nebo na staveništi;
- Vibro-ponorné ponořit se do skály vlivem vlastní váhy. Speciální instalace přenáší vibrace přes hromadu do země, díky tomu se snižuje třecí síla mezi konstrukcí a částicemi zeminy a hromada se postupně zaboří do skály. Metoda se používá na místech s písčitou nebo vlhkostí nasycenou půdou;
- Šroub konstrukce mají na koncích lopatky, díky kterým se konstrukce zapustí do země. Dobře fungují na nestabilních půdách a tekutém písku, když je blízko povrchu silná skála. Během instalace nevydávají hluk, nepoškozují půdu a mohou být instalovány v oblastech s hustou zástavbou. Instalace se provádí ručně nebo pomocí lehkého zařízení;
- Lisovatelné jsou instalovány bez silných otřesů a vibrací, což vytváří minimální zatížení půdy a základů blízkých staveb. Vhodné pro výstavbu velkých objektů v hustě zastavěných oblastech a v blízkosti budov s nestabilními nebo starými základy.
Podle druhu materiálu:
- Železobeton. Nejoblíbenější materiál pro stavbu velkých objektů. Kov, který tvoří rám, poskytuje odolnost proti zatížení v ohybu a beton chrání kovovou konstrukci před vlivy prostředí, poskytuje odolnost proti vertikálnímu zatížení a zvyšuje sílu tření se zemí;
- dřevo. Používá se při individuální výstavbě na suchých půdách. Levný a dostupný materiál, ale vyžaduje další hydroizolaci;
- kov. Z tohoto materiálu jsou vyrobeny šroubové piloty. Po výrobě jsou potaženy speciální směsí, která je chrání před korozí.
Hromady se liší typem provedení a tvarem. Mohou to být čtvercové, obdélníkové, polygonální a kulaté části. Poslední typ získal největší popularitu díky snadné výrobě a výpočtu zatížení na takové konstrukci.
Podle povahy práce:
- Hromádky regálů práce instalací jejich spodní části na pevnou skálu. Přenášejí zatížení na stabilní základnu a obcházejí jiné, méně spolehlivé vrstvy;
- závěsný piloty fungují díky třecí síle mezi nimi a stlačenou zeminou kolem nich.
Výběr typu konstrukce je ovlivněn pracovními podmínkami, vlastnostmi půdy, strukturou a hmotností budovy. Pro správný výpočet je nutné kontaktovat specialisty, schopný provádět všechna potřebná měření a průzkumy.
Návrh pilotového základu
Při návrhu pilotového základu je nutné řadu faktorů ovlivňujících jeho stabilitu:
- Hloubka, tloušťka a spolehlivost hornin;
- Hmotnost budovy;
- Podmínky výstavby a provozu;
- Designové prvky budovy.
Inženýři při projektování vycházejí z údajů geologického průzkumu a na jejich základě určí možnost výstavby, spočítají počet pilot, vyberou jejich typ, tvar a materiál.
Druhým důležitým faktorem je zatížení budovy.
Skládá se z několika typů zatížení:
- Konstantní. Zahrnuje hmotnost samotné budovy;
- Dlouhodobé dočasné — jedná se o hmotnost strojů, zařízení a jiných těžkých konstrukcí;
- Krátkodobé dočasné sestává z hmotnosti nábytku a osob v budově;
- Sníh a vítr zatížení se počítá samostatně pro každou budovu na základě klimatických údajů regionu v souladu s SP 131.13330.2012 „Klimatologie budov“.
Typ hromady závisí na technických a ekonomických ukazatelích stavby. Je vybrána nejlevnější varianta, která splňuje všechny požadavky a zajišťuje spolehlivost návrhu.
Ve fázi návrhu poskytují inženýři bezpečnostní rezervu, která zajišťuje dlouhou životnost základu i při velkém zatížení.
Výpočet mřížky
Důležitým ukazatelem pro stavbu je počet hromádek v grillage. Tento indikátor přímo ovlivňuje schopnost konstrukce správně přenést zatížení na základnu a zajistit pevnost základu.
Mřížka je trám spojující vrcholy pilot a rovnoměrné rozložení zátěže mezi ně.
Počet hromádek v grilu je určen vzorcem:
- dp – hloubka grilování;
- N0I – maximální hodnota součtu zatížení od hmotnosti budovy;
- Yk – faktor spolehlivosti;
- F – maximální zatížení na jednu hromadu;
- A—grilovací plocha;
- Ymt je průměrná hmotnost roštů a půdy na jejich okrajích.
Výsledné číslo vždy zaokrouhleno nahoru na nejbližší celé číslo.
Hromady distribuovány podle pravidel:
- V šachovnicovém vzoru, ve dvou řadách nebo v jedné řadě se stejnými intervaly;
- Vzdálenost mezi sousedními pilotami je nejméně trojnásobek jejich průměru;
- Minimální vzdálenost od okraje mříže k nejbližší hromadě se rovná jednomu z jejích průměrů;
- Pokud dochází pouze k vertikálnímu zatížení, jsou piloty zapuštěny do mříže pouze o 5–10 cm, v ostatních případech je spojení spolehlivější a dodatečně vypočteno.
Při výpočtu mříží inženýři vycházejí z SP 63.13330.2012 „Betonové a železobetonové konstrukce“.
Algoritmus pro výpočet základu piloty
Proces výpočtu začíná určením celkové hmotnosti budovy.
Skládá se ze součtu hmotnosti všechny návrhy:
- Střecha;
- Stěny;
- Podlahy;
- Železobetonový rám.
Při počítání tloušťka každé vrstvy konstrukce se násobí její výškou a hustotou. V důsledku toho se vypočítá zatížení na 1 m2 konstrukce.
Zohledňuje se krátkodobé rovnoměrně rozložené zatížení (hmotnost osob a nábytku). 150 kg / m2. Součet zatížení se vypočítá vynásobením hodnoty celkovou plochou budovy. Poté se určí zatížení z hmotnosti sněhu. To bude záviset na klimatické oblasti a tvaru střechy.
Čím větší je úhel střechy, tím menší bude zatížení sněhem.
Poté se určí nosnost každé hromady a její počet v mřížích. Získané hodnoty jsou dodatečně zkontrolovány a teprve poté přistoupeno k dalšímu návrhu a výstavbě budovy.
Výpočet únosnosti na zeminu
Nosnost je hodnota potřebná pro provedení správných výpočtů. Výpočet lze provést několika metodami.
Předběžný teoretický výpočet podle vzorce Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li), kde:
- A je oblast podpory spodní části konstrukční jednotky na zemi;
- Yc, Ycr, Ycri – koeficienty zohledňující provozní podmínky základu, základ, třecí síly;
- U je obvod řezu piloty;
- fi je třecí síla na bočních stěnách;
- R je hodnota únosnosti zeminy v místě podpory;
- li je délka bočních dílů.
Metoda statického zatížení je komplex terénních prací souvisejících s praktickým stanovením únosnosti.
To nejpřesnější metoda:
- Na místě je instalována zkušební hromada;
- Umožněte konstrukci získat pevnost v předepsané době;
- Stupňovitý zvedák nainstalovaný na hromadě přenáší zatížení na hromadu;
- Speciální zařízení měří smrštění hromady;
- Na základě získaných dat se provádějí výpočty.
Metoda dynamického zatížení – rázové zatížení se přenese na již instalovaný pilotový základ a po každém dopadu se určí smrštění a provedou se potřebné výpočty.
Metoda sondování — zkušební hromada je vybavena snímači, ponořena do vypočítané hloubky a je stanoven odpor půdy.
Po provedení teoretického výpočtu je nutné dodatečně provést jednu nebo více polních zkoušek a na nich založené dodatečné výpočty. To pomůže ověřit správnost výpočtů a výzkumu v praxi.
Pro zjednodušení výpočtů vytvořili inženýři pomocí maker v Excelu kalkulačku únosnosti půdy.
Je schopný:
- Nakreslete graf změn únosnosti;
- Rozbití horninového masivu na vrstvy na základě zadaných údajů;
- Najděte součinitel práce celého povrchu piloty;
- Vezměte v úvahu koeficienty, které snižují nosnost.
Výpočet stojanu na piloty spočívajícího na nestlačitelném základu
Údaje pro výpočty jsou převzaty z SP 24.13330.2011 „Pilotové základy“.
V tabulce jsou uvedeny hodnoty návrhových odporů pilot:
Vzorec pro výpočet stožáru:
- gc je koeficient zohledňující práci půdy;
- R – odolnost vůči půdě převzata z tabulky;
- A je plocha řezu hromady.
Výsledek výpočtu se použije k dalšímu stanovení počtu pilot v roštu.
Závěr
Výpočet nosnosti hromady na zemi je složitý proces, který vyžaduje zkušenosti a pozornost inženýrů. Výpočet se provádí v několika fázích, teoreticky získané hodnoty se ověřují při polních testech, čímž je zcela vyloučena možnost chyby.
Lze provést výpočty pilotových základů pouze profesionálové s inženýrským vzděláním a povolením pro takové aktivity.
