Pile Foundation: idoneità, classificazione e caratteristiche costruttive
Idoneità della Fondazione Pile:
Le fondazioni su pali vengono utilizzate nelle seguenti condizioni:
(i) Quando il terreno vicino alla superficie del terreno o ad una profondità ragionevole è troppo morbido o allentato.
(ii) Quando i carichi sono così alti che non c'è abbastanza area del piano per accogliere le dimensioni delle fondamenta richieste.
(iii) Quando carichi laterali di grandi dimensioni agiscono sul basamento.
(iv) Le fondazioni su pali vengono utilizzate quando si prevede che la struttura porti carichi di sollevamento elevati in torri di trasmissione e strutture sotterranee sotto la falda freatica.
(v) La fondazione su pali viene utilizzata quando la fondazione è soggetta a carichi inclinati, carichi eccentrici e momenti.
Classificazione delle pile:
Le pile sono classificate come segue:
(a) Classificazione basata su materiali e composizione:
(i) Mucchi di legname:
I mucchi di legname sono fatti da tronchi d'albero e sono ben stagionati, dritti e privi di ogni difetto. In India, mucchi di legname per lo più costituiti da tronchi d'albero sal. Queste pile sono disponibili in lunghezza tra 4 e 6 m. I cumuli di legno vengono utilizzati laddove uno strato portante buono è disponibile a una profondità relativamente bassa.
(ii) Mucchi di cemento:
I mucchi di calcestruzzo sono prefabbricati o gettati in situ. Le pile prefabbricate vengono colate e polimerizzate nel sito di colata e quindi trasportate al sito per l'installazione. Queste pile sono adeguatamente rinforzate per sopportare le sollecitazioni di movimentazione e gli sforzi di lavoro. Le pile prefabbricate sono normalmente adatte per brevi lunghezze. Le pile gettate sul posto sono costruite dal foro di perforazione nel terreno e quindi riempiono il foro di cemento dopo aver posizionato il rinforzo.
(iii) Palancole d'acciaio:
I pali d'acciaio sono solitamente di sezioni a H laminate o sezioni di tubo spesse. Queste pile sono utilizzate per sopportare forti sollecitazioni da impatto e dove è richiesta una minore distribuzione dalla guida. Palancole in acciaio e pali ad H sono generalmente utilizzati per sostenere lo scavo aperto e per fornire una barriera di infiltrazione.
(iv) Mucchi compositi:
Una pila composta da due materiali come cemento e legno o cemento e acciaio è chiamata pila composita. Le pile composte vengono utilizzate in situazioni in cui una parte del cumulo è permanentemente sott'acqua. La parte del mucchio che sarà sott'acqua può essere di legno non trattato e l'altra parte può essere di cemento.
(b) Classificazione basata sul metodo di installazione:
(i) Mucchi annoiati:
Le pile annoiate sono costruite in fori pre-annoiati o usando un involucro o facendo circolare un agente stabilizzante come un impasto di betonie. Il pozzo viene poi riempito di calcestruzzo dopo aver posizionato il rinforzo. Il vantaggio del palo di bordo è che non vi è alcun danno dovuto alla guida e alla guida che è comune nelle pile guidate.
Le pile di cartone sono dei seguenti tipi:
Mucchi di piccolo diametro: fino a 600 mm di diametro; diametro dei pali di diametro maggiore superiore a 600 mm; sotto mucchi alesati.
(ii) pali guidati:
Le pile guidate possono essere di cemento, acciaio o legno. Queste pile vengono spinte nel terreno dall'impatto del martello. Non è necessario forare per questo tipo di pile. Quando una pila viene trascinata in terreni granulosi, densizza il terreno e aumenta la resistenza del terreno. Ma quando una pila viene spinta in argilla saturi, il terreno invece di essere compattato viene rimodellato con una riduzione della forza.
(iii) pile dirette e gettate in opera:
È un tipo di pila guidata. Sono costruiti guidando un rivestimento d'acciaio in terra. Il foro viene quindi riempito di cemento posizionando il rinforzo e il rivestimento viene gradualmente sollevato.
(c) Classificazione basata sulla funzione:
Le pile sono dei seguenti tipi in base al suo utilizzo:
(i) pile portanti terminali:
Le pile che trasferiscono il carico su uno strato duro e relativamente incomprimibile come roccia o sabbia densa sono chiamate pile portanti. Questi mucchi derivano la loro capacità portante dal cuscinetto all'estremità del palo.
(ii) pile di attrito:
Le pile che non poggiano sullo strato duro ma derivano la sua capacità di carico dall'attrito o aderenza tra la superficie del mucchio e il terreno circostante sono chiamate pile di attrito.
(iii) Mucchio di tensione:
Le pile di tensione sono anche chiamate pile di sollevamento. Queste pile vengono utilizzate per ancorare le strutture sottoposte a sollevamento a causa della pressione idrostatica.
(iv) Mucchi di compattazione:
Queste pile vengono utilizzate per compattare il terreno granulare sfuso per aumentarne la capacità portante. Le pile di compattazione non trasportano il carico e quindi possono essere di materiale più debole. I mucchi di sabbia possono essere usati come pile di compattazione.
(v) Mucchi di ancoraggio:
Queste pile sono utilizzate per fornire l'ancoraggio contro la trazione orizzontale da palancole.
(vi) Mucchi parafango e delfini:
Parafanghi e delfini vengono utilizzati per proteggere la struttura anteriore dell'acqua dall'impatto di qualsiasi oggetto o nave galleggiante.
Formula di notizie di ingegneria:
La formula di notizie ingegneristiche è stata pubblicata da AM Wellington, editore di New York nel 1888. La formula è stata sviluppata equiparando l'energia applicata dal martello (usata per la guida su pali) al lavoro svolto dalla pila e la perdita di energia è stata ottenuto come
Q a = WH / F (S + C)
Dove Qa = carico ammissibile in kg
W = peso del martello in kg
H = Altezza di caduta del martello in cm
S = Penetrazione per colpo in cm
C = Costante empirica in cm
= 0, 25 per martello a semplice e doppio effetto
= 2, 5 per un martello a caduta
F = Fattore di sicurezza ed è preso come 6.
La suddetta formula per vari tipi di martelli può essere scritta come:
(i) Martello a semplice effetto
Qa = WH / 6 (S + 0, 25)
(ii) Martello a doppia azione
Qa (W + ap) H / 6 (S + 0, 25)
dove a = Area effettiva del pistone in cm 2
p = media pressione del vapore effettiva in kg / cm 2
(iii) Drop hammer
Q a = WH - 6 (S + 2.5)
Formula Hiley:
Si dice che la formula di Hiley sia una formula completa ed è scritta come
dove Qu = capacità di carico finale della pila
W = peso del martello
H = altezza di caduta
S = penetrazione per colpo in cm
Pile Load Test :
Il test di carico su pila è il metodo più positivo per determinare la capacità di carico di una pila. Le prove di carico possono essere eseguite su:
(i) un mucchio di lavoro o
(ii) una pila di prova.
Una pila di lavoro è una colata di pali in-situ o spinta per trasportare il carico dalla sovrastruttura. Il carico di prova massimo nella pila di lavoro non dovrebbe essere superiore a 1 ora e ½ del carico di progetto. Una pila di prova è una pila installata esclusivamente per il test. Il carico massimo che può essere applicato su tale pila è da 2 ½ a 3 volte il carico di progetto o il carico applicato deve essere tale da dare un assestamento totale di un decimo del diametro del pelo.
Un test del carico di pila impostato è mostrato nella figura 11.20. Esso consiste in
(i) Un frame di reazione caricato o con kentledge o supportato su pile di ancoraggio. La distanza dei supporti del telaio di reazione dalla pila dovrebbe essere almeno 5 volte il diametro del palo.
(ii) Un martinetto idraulico per applicare il carico sulla testata
(iii) Una serie di quadranti (3 o 4 n.) per misurare l'assestamento della testata.
Un test di carico verticale su palo I test di carico su palo sono di due tipi:
(i) Test di carico effettuato:
La pila viene caricata di solito da Jacking e il carico viene applicato in incrementi adeguati (circa il 20% del carico di lavoro stimato). Ogni carico incrementale viene mantenuto per due ore o fino a quando la velocità di liquidazione diventa 0, 2 mm / ora, a seconda di quale sia il precedente (secondo IS 2911-1985); viene quindi applicato il successivo incremento di carico.
La liquidazione viene registrata sotto ogni incremento di carico. Per il test di carico iniziale, il caricamento viene proseguito fino a 3 volte il carico di progetto, a seconda di quale sia il precedente. In un test di routine, il carico viene proseguito fino a 1, 5 volte il carico di progetto. Il carico viene quindi rilasciato a passi uguali a zero e viene registrato un record di liquidazione per ogni rilascio di carico.
Le curve di carico del carico sia per il carico che per lo scarico sono tracciate come mostrato nella figura 11.21. Il carico finale può essere letto dalla curva se viene indicato un punto di guasto ben definito. Quando non si ottiene un punto di rottura definito, può essere preso come carico a cui il saldo è pari al 10% del diametro del palo.
Un fattore di sicurezza di 2.0 o 2.5 viene applicato per ottenere il carico ammissibile.
(ii) Test a velocità costante di penetrazione (ORP):
Il test CRP è stato sviluppato da Whitaker nell'anno 1963. Si tratta di un test di breve durata in cui la pila viene fatta penetrare nel terreno a un ritmo costante. Un tasso di penetrazione comune è 0, 75 mm / min per l'argilla e 1, 5 mm / min per la sabbia. Le letture della pressione nel martinetto e l'insediamento sono annotate a intervalli appropriati non superiori a 3 minuti.
Il test viene proseguito fino a quando il carico inizia a decrescere dopo aver raggiunto un valore massimo o fino a quando la penetrazione è pari ad almeno il 10% del diametro del palo, a seconda di quale sia il precedente.
Una curva di penetrazione del carico viene tracciata dai risultati del test e la capacità di carico finale della pila viene considerata uguale al carico:
(i) Al punto di errore se è disponibile un punto di guasto ben definito
(ii) Quando il carico raggiunge un valore massimo e rimane costante per 50 mm o più penetrazione.
(iii) Quando la penetrazione è pari al 10% del diametro del palo, quale è prima? Un fattore di sicurezza di 2, 0 o 2, 5 viene applicato per ottenere un carico ammissibile.
Caratteristiche costruttive dei pali:
Tre tipi di materiali sono usati per la costruzione di pile:
(i) Legname
(ii) Acciaio
(iii) Calcestruzzo.
Vengono utilizzate prevalentemente pile di cemento. Le pile di legno e acciaio sono prefabbricate, con aree di sezione rettangolare, quadrata, circolare e a forma di H (solo per acciaio). Le pile di legno e acciaio vengono installate sollevandole in posizioni verticali e spingendo nel terreno usando i martelli come mostrato nella figura 11.22.
I mucchi di cemento sono installati o bucando il terreno o guidando direttamente nel terreno. A seconda del metodo di installazione, le pile di calcestruzzo sono generalmente classificate come (i) Pali trivellati (ii) Pile movimentate.
(A) Mucchi annoiati:
I passaggi coinvolti nella costruzione di pali trivellati sono i seguenti:
(i) Foratura del foro
(ii) Stabilizzazione del foro
(iii) Posizionamento del rinforzo
(iv) Concreting
(i) Foratura del foro:
Per pali trivellati di diametro medio o piccolo, le trivelle a mano vengono utilizzate per forare su terreni morbidi coesivi fino a una profondità limitata a 4, 5 metri. Se la profondità della perforazione supera i 4, 5 metri, vengono utilizzate le coclee meccaniche. Per pali di grande diametro, vengono utilizzate piattaforme di perforazione montate su gru meccanizzate come mostrato nella figura 11.23.
(ii) Stabilizzazione del foro:
Per un terreno non autoportante viene fatto circolare un agente stabilizzante sotto forma di liquame di bentonite. Il fango di bentonite viaggia attraverso il gambo trapano fino alla base del foro e si sposta verso l'alto portando il terreno allentato. Una densità di impasto da 10, 5 a 12 KN / m 3 è sufficiente per la stabilità del foro. L'impasto viene riutilizzato dopo aver permesso al terreno di tagliare in uno stagno.
(iii) Posizionamento del rinforzo:
Al termine della perforazione, la gabbia di rinforzo viene abbassata nel foro.
(iv) Concreting:
Dopo che il rinforzo è stato inserito all'interno del foro, un getto di calcestruzzo prontamente mescolato viene versato nel foro con l'aiuto di un imbuto posto all'imboccatura del foro. Il calcestruzzo viene trasportato da una tecnica chiamata "tremito-concrezionata" in cui il calcestruzzo viene inviato da un tubo per spostare gradualmente la sospensione di bentonite come mostrato nella figura 11.24. È richiesta cura e abilità per l'operazione di cementazione.
(B) Pilone di calcestruzzo prefabbricato:
I mucchi di calcestruzzo prefabbricati sono gettati orizzontalmente usando le casseforme in acciaio nel cortile di colata. (Il diametro e la lunghezza di tali pile sono limitati a 450 mm e 20 m rispettivamente). L'otturazione viene rimossa dopo che il calcestruzzo è stato impostato e la pila è stata polimerizzata. Le pile vengono sollevate dal piazzale di colata in posizione orizzontale e mantenute verticali prima di essere trascinate nel terreno utilizzando l'equipaggiamento di guida.
L'equipaggiamento di guida è costituito da (figura 11.25):
(i) Telaio guida palo
(ii) Mucchio che guida il martello
(a) Drop hammer
(b) Martello pneumatico
(c) Martello vibratorio.
(iii) pertinenze:
Le appendici sono componenti che vengono posizionati tra la testa del palo e il martello per trasferire la forza motrice alla pila in modo sicuro, cioè senza alcun danno alla testata. La Figura 11.27 mostra vari componenti posizionati tra la testa del palo e il martello.
(C) Palancole di calcestruzzo gettato in opera:
Le pile gettate sul posto sono quelle in cui viene creato un foro azionando un tubo di acciaio chiuso e quindi il cemento armato viene colato al suo interno.
Queste pile sono di due tipi:
(i) pile in scatola
(ii) pile non rivestite
Se il tubo d'acciaio spinto nel terreno viene riempito di cemento, allora viene chiamato mucchio di cemento gettato in opera. Se il tubo di acciaio viene ritirato e il foro viene riempito di calcestruzzo, viene chiamato mucchio di calcestruzzo gettato in opera non colato.
In caso di pila a cassettoni, un sottile tubo di acciaio insieme a un mandrino centrale viene guidato insieme con l'ausilio di un battipalo. Dopo aver raggiunto la profondità richiesta, il mandrino viene contratto e ritirato e il calcestruzzo viene fatto nel tubo di acciaio dopo aver posizionato la gabbia di rinforzo. Il mucchio non rivestito è costruito guidando un involucro con una scarpa conica staccabile alla base.
La gabbia di rinforzo è posizionata nell'involucro e il calcestruzzo viene colato. Con il procedere del calcestruzzo, l'involucro viene disegnato lentamente e la scarpa conica rimovibile è lasciata sul fondo del palo, come mostrato nella figura 11.29.
