ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема проекта:
"ПРОИЗВОДСТВО ЛИНЕЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (СВАЙ)"
На свайных фундаментах жилища начали сооружать еще в эпоху родового строя. В странах древних культур можно увидеть остатки сохранившихся до наших дней свайных фундаментов. Однако до середины прошлого века сваи изготовлялись только из дерева.
В нашей стране уже в XIX веке были приведены подробные чертежи для изготовления ручных копров из бревен и копров с подъемом ударной части шпилем и лебедкой. Там же описаны устройства ручных и машинных молотов, правила изготовления свай из бревен, предложены формы журнала свайной сбойки, планы забивки свай частоколом и рядами, таблицы допускаемых нагрузок на сваю в зависимости от ее диаметра, а также предельные силы удара молота на дерево в зависимости от его породы; приведены конструкции наращивания свай, таблицы стоимости забивки свай ручным и машинным копром.
Свайные фундаменты в XIX в. использовались в основном в гидротехническом и железнодорожном строительстве и при возведении специальных сооружений (например, заводских труб).
В конце XIX в. свайные фундаменты завоевывают всеобщее признание. Этому способствовало появление и развитие железобетона, что давало возможность сооружать из этого материала свайные фундаменты независимо от уровня поверхностных или грунтовых вод. Для погружения железобетонных свай промышленность начала выпускать высокопроизводительные и мощные копры с паровыми молотами.
В XX в. свайные фундаменты начали широко использовать в больших объемах в промышленном строительстве.
В жилищном и гражданском строительстве свайные фундаменты сооружались только на просадочных грунтах, причем применялись лишь длинные сваи (от 6 до 12 м). Изобретение железобетона дало возможность устраивать новый вид свай – набивных непосредственно в грунте, в подготовленных различным способом скважинах. Первым в 1899 г. такую технологию устройства фундаментов при сооружении здания управления Юго-запада железных дорог в Киеве предложил инж. А.Э. Страус. С той поры термины забивные и набивные сваи стали общепринятыми.
В 1935 г. инж. Л.М. Пешковский предложил применять в гражданском строительстве короткие сваи длиной от 3 до 6 м. В настоящее время такие сваи широко применяют в жилищном строительстве
В процессе дальнейшего развития техники свайных работ были разработаны методы вибропогружения и вибровдавливания свай, затем после создания завинчивающего механизма железобетонные и металлические сваи стали ввинчивать в грунт.
Сравнительно новым способом повышения несущей способности как готовых, так и набивных свай является уширение пяты или ствола свай, что дает возможность передавать давление от сооружения на большую площадь опоры.
В настоящее время в нашей стране более 20% гражданских зданий и промышленных объектов сооружают на свайных фундаментах. В Москве возводят на таких фундаментах до 40% жилых домов, ежегодно забивается более 200 тыс. свай. При устройстве свайных фундаментов в сравнении с другими их видами объем земляных работ сокращается на 85%, расход бетона на сооружение подземной части здания – на 32, затраты – на 27, а стоимость – более чем на 15%.
Все это свидетельствует о больших преимуществах свайных фундаментов и широкой перспективе их применения в промышленном и гражданском строительстве.
Сваей называется стержень, находящийся в грунте в вертикальном или наклонном положении и предназначенный для передачи грунту нагрузки от надфундаментной части сооружения. Для устройства свайных фундаментов применяют сваи, различающиеся по материалу, положению в вертикальной плоскости, форме поперечного и продольного сечений, способу изготовления и погружения в грунт. По форме поперечного сечения сваи различают квадратные, прямоугольные, круглые, треугольные, трубчатые, трапецеидальные. Также оно может быть сплошным (полнотелые сваи) пли полым (пустотелые сваи и сваи-оболочки). Принципиального различия между пустотелыми сваями и сваями – оболочками нет. Обычно при диаметре (стороне) поперечного сечения сваи до 800 мм и наличии внутренней полости сваи называют пустотелыми. При тех же условиях, но при диаметре более 800 мм сваи относят к сваям-оболочкам. По длине сваи могут иметь постоянное сечение (призматические и цилиндрические) или переменное (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные). По положению в вертикальной плоскости различают сваи вертикальные и наклонные. Наклонные сваи служат для восприятия горизонтальных нагрузок.
По условиям изготовления сваи подразделяют на две группы: сваи готовые, погружаемые в грунт забивкой, вдавливанием, ввинчиванием и т.д., и набивные сваи, изготовляемые непосредственно в скважине, предварительно пробуренной или пробитой в грунте.
Сваи подразделяют на следующие типы:
1) С – квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием ствола;
2) СП – квадратного сечения с круглой полостью, цельные;
3) СК – полые круглого сечения диаметрами 400 – 800 мм, цельные и составные;
4) СО – сваи-оболочки диаметрами 1000 – 3000 мм, цельные и составные;
5) 1СД – сваи-колонны квадратного сплошного сечения, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания;
6) 2СД – то же, расположенные по средним осям здания;
7) СЦ – квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи.
В основу классификации сборных железобетонных изделий положены следующие признаки: вид армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение.
По виду армирования железобетонные изделия делят на: предварительно напряженные и с обычным армированием.
По плотности изделия бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий – легкий.
По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих различают изделия:
- из цементных бетонов – тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях;
- силикатных бетонов автоклавного твердения – плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем;
- ячеистых бетонов – на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов – жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.
По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетона или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.
Железобетонные изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т.д. Изделия одного типоразмера могут подразделяться также по классам. В основу деления на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.
В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на основные группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.
Железобетонные изделия должны отвечать требованиям действующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них. Изделия массового производства должны быть типовыми и унифицированными для возможности применения их в зданиях и сооружения различного назначения. Изделия должны иметь максимально степень заводской готовности. Составные или комплексные изделия поставляют потребителю, как правило, в законченном, собранном и полностью укомплектованном деталями виде. Железобетонные изделия с проемами поставляют со вставленными оконными или дверными блоками, проолифленными или загрунтованными. Качество поверхности изделия должно быть таким, чтобы на месте строительства (если это не предусмотрено проектом) не требовалось дополнительной их отделки.
Материалы, используемые для приготовления бетона, предопределяют его состав, физико-механические свойства, стойкость и долговечность бетона. При выборе материалов для бетона следует учитывать требования к бетону, условия эксплуатации конструкции, особенности технологии изготовления. Правильный выбор материалов позволяет экономить цемент и способствует получению качественного бетона с требуемыми характеристиками.
Цемент самый дорогостоящий материал в бетоне и энергоемкий при производстве. Экономия цемента ведет к существенному снижению стоимости бетона.
При выборе марки цемента для бетона данной прочности необходимо руководствоваться следующим.
Для получения плотной однородной структуры цементного теста в бетоне активность цемента должна быть в пределах 0,7…2 от требуемой прочности бетона. При значениях отношения активности цемента к прочности бетона меньше 0,7. Требуется низкое водоцементное отношение и как следствие густое цементное тесто вызывает высокую жесткость бетонной смеси и высокий расход цемента требующее интенсивных методов уплотнения и как результат высокая себестоимость бетона.
При значении отношения активности цемента к прочности бетона больше 2 требуется высокое водоцементное отношение вызывающее низкий расход цемента и низкую вязкость цементного теста, что понижает связность цементного теста и вызывает необходимость применения тонкомолотых добавок что также удорожает технологию бетона и приводит к ухудшению физико-механических свойств цементного камня и бетона.
Для вибрированного бетона указанное отношение активности цемента к прочности бетона должно быть в пределах 1,2…2.