So entwerfen Sie eine Pfahlgründung?
Ein tiefes Stiftung, So entwerfen Sie eine Pfahlgründung, So entwerfen Sie eine Pfahlgründung. SkyCiv-Renderer-API ist ein Art der Gründung das kann aus stahl sein, Beton, oder Holz. Von den Kosten her, So entwerfen Sie eine Pfahlgründung. Trotz seiner Kosten, Pfähle sind oft aus Gründen der statischen Sicherheit erforderlich.
Wann können wir Piles verwenden??
Schwache Böden
Wenn die oberen Bodenschichten zu schwach oder stark komprimierbar sind, um die vom Oberbau übertragenen Lasten aufzunehmen, Pfähle werden verwendet, um diese Lasten in eine stärkere Bodenschicht oder auf einen Felsuntergrund zu übertragen. So entwerfen Sie eine Pfahlgründung. Bei dieser Pfahlart kommt es ausschließlich auf die Tragfähigkeit des darunterliegenden Materials an der Pfahlspitze an. Andererseits, wenn das grundgestein zu tief ist, Pfähle können die Lasten durch Reibung allmählich durch das umgebende Erdreich übertragen. Diese Art von Stapel wird als Reibungsstapel bezeichnet.
Horizontalkräfte
Pfähle sind ein geeigneteres Fundament für Bauwerke, die horizontalen Kräften ausgesetzt sind. Pfähle können horizontalen Einwirkungen durch Biegung widerstehen und gleichzeitig vertikale Kräfte aus dem Überbau übertragen. Dies ist eine typische Situation für die Planung von erdhaltenden Bauwerken und hohen Bauwerken, die starken Wind- oder seismischen Kräften ausgesetzt sind.
Ausgedehnte oder kollabierbare Böden
Das Quellen oder Schrumpfen von Böden kann einen erheblichen Druck auf das Fundament ausüben. Es tritt auf expansiven oder kollabierbaren Böden aufgrund der Zunahme oder Abnahme des Feuchtigkeitsgehalts auf. Es kann auch bei flachen Fundamenten mehr Schaden anrichten; in diesem Fall, Pfähle können verwendet werden, um das Fundament über die aktive Zone hinaus zu erweitern oder wo das Quellen und Schrumpfen auftreten könnte.
Auftriebskräfte
Auftriebskräfte entstehen durch hydrostatische Drücke, seismische Aktivität, umwerfende Momente, oder alle Kräfte, die dazu führen können, dass das Fundament aus dem Boden gezogen wird. Es ist bei Bauwerken wie Sendemasten üblich, Offshore-Plattformen, und Keller. In dieser Situation, Die Pfahlgründung soll diesen Auftriebskräften standhalten.
Bodenerosion
Bodenerosion an der Bodenoberfläche kann zum Verlust der Tragfähigkeit des Bodens führen. Dies kann Strukturen mit flachen Fundamenten stark beschädigen.
Wie schätzen wir die Länge des Stapels??
Bei der Auswahl des Pfahltyps und der Abschätzung der erforderlichen Pfahllänge spielt die Bodenuntersuchung eine wesentliche Rolle. Die Schätzung der Pfahllänge erfordert eine gute technische Beurteilung der geotechnischen Standortdaten. Es kann je nach Lastübertragungsmechanismus vom Bauwerk auf den Boden klassifiziert werden: (ein) Endtragende Pfähle. (b) Reibungspfähle, und (c) Verdichtungspfähle.
Endtragende Pfähle
Die Tragfähigkeit des Endtragendes Pfahls hängt von der Tragfähigkeit des darunter liegenden Materials an der Pfahlspitze ab. Die erforderliche Länge eines solchen Pfahltyps kann leicht abgeschätzt werden, indem die Lage des Grundgesteins oder einer starken Bodenschicht bestimmt wird, solange sie sich in einer angemessenen Tiefe befindet. Für Fälle, in denen eher eine harte Schicht als Grundgestein vorhanden ist, die Pfahllänge kann um einige Meter in die Bodenschicht hinein verlängert werden, wie in Abbildung 2b gezeigt.
Reibungspfähle
Reibungspfähle (Abbildung 2c) werden verwendet, wenn die Grundgesteinsschicht oder harte Schicht nicht vorhanden ist oder sich in einer unangemessenen Tiefe befindet. In diesem Fall, die Verwendung von Endlagerpfählen wird sehr lang und unwirtschaftlich. Die Tragfähigkeit von Reibpfählen ergibt sich aus der Mantelreibung, die sich über die Länge des Pfahls und des umgebenden Bodens entwickelt. Die Länge der Reibpfähle ist abhängig von der Scherfestigkeit des Bodens, aufgebrachte Last, und Florgröße.
Verdichtungspfähle
Verdichtungspfähle sind eine Art von Pfählen, die durch körnige Böden gerammt werden, um eine ordnungsgemäße Verdichtung des Bodens in der Nähe der Bodenoberfläche zu erreichen. Die Länge der Verdichtungspfähle hängt hauptsächlich von der relativen Dichte vor und nach der Verdichtung ab, und die erforderliche Verdichtungstiefe. Verdichtungspfähle sind im Allgemeinen kürzer als die anderen Pfahlarten.
Lastübertragungsmechanismus für Pfähle
Betrachten Sie einen belasteten Pfahl mit Länge L und Durchmesser D, wie in Abbildung gezeigt 2. Die Belastung Q auf den Pfahl soll hauptsächlich durch den Boden am unteren Ende des Pfahls Q . aufgenommen werdenp., und teilweise durch Hüllreibung entlang der Welle Qs. Allgemein, das maximale Tragfähigkeit (Qu) eines Pfahls kann durch die Summe der Belastung an der Pfahlspitze und der Belastung durch Mantelreibung dargestellt werden, oder wie in Gleichung gezeigt 1.
Q.u = Q.p + Q.s (1)
Q.u = maximale Tragfähigkeit
Q.p = Endlagertragfähigkeit
Q.s = Hautreibungswiderstand
jedoch, für Endlagerpfähle, Last Q wird hauptsächlich durch den Boden unter der Pfahlspitze widerstanden und der Mantelreibungswiderstand ist minimal. Andererseits, der Last Q auf Reibpfählen wird meist nur die Mantelreibung und nicht die Endtragfähigkeit widerstanden Q.p. Die Tragfähigkeiten für Endlager und Reibpfähle sind auf Gleichungen 2 und 3, beziehungsweise.
Q.u ≈ Q.p (2)
Q.u ≈ Q.s (3)
Wie gestalten wir Pfähle??
Der Entwurf und die Analyse von Tiefgründungen wie Pfählen ist aufgrund all der Unsicherheiten bei der Interpretation geotechnischer Daten irgendwie eine Kunstform. Obwohl zahlreiche theoretische und experimentelle Ansätze durchgeführt wurden, um das Verhalten zu analysieren und die Tragfähigkeit von Pfählen in verschiedenen Bodentypen abzuschätzen, aber jetzt, Wir müssen noch viel über den Mechanismus der Pfahlgründung verstehen. Glücklicherweise, mit dem Fortschritt in der Bautechnik, Es gibt verschiedene Software, mit der wir diese Unsicherheiten minimieren und die Berechnungszeit verkürzen können.
Im Folgenden sind einige der Prozesse aufgeführt, denen wir folgen können, um eine Pfahlgründung zu entwerfen:
Geotechnische Berichtsdaten
Wie vorhin besprochen, Entwurfsdaten vor dem Fundament, wie Stapeltyp, Länge, und Größe, werden basierend auf geotechnischen Berichtsdaten vorbestimmt. Einige der kritischen Parameter, die für die weitere Planung und Analyse der Pfahlgründung notwendig sind, sind die Bodenarten, Gewichtseinheit, Schiere Stärke, Modul der Bettungsreaktion, und Grundwasserdaten
Strukturanalyse
Zu den jüngsten Entwicklungen in der Tragwerksplanung gehört eine Software für die Tragwerksplanung, die darauf abzielt, unsere Fähigkeiten als Tragwerksingenieure zu verbessern und sichere Konstruktionen zu erstellen, besonders bei komplexen Strukturen. Es gibt verschiedene FEA-Software, mit der wir unsere Strukturen modellieren und Reaktionen generieren können, Scherkräfte, und Biegemomente der Stützen aus dem Oberbau. Die resultierenden Daten werden dann für die Fundamentplanung und -analyse verwendet.
Fundamentdesign
Ähnlich wie bei der FEM-Software haben wir Lagerreaktionen des Oberbaus analysiert und generiert, Darüber hinaus gibt es zahlreiche Software zur Gründungsplanung, mit der wir Pfahlgründungen nach verschiedenen Bemessungsvorschriften bemessen können. (Hinweis: für einen vereinfachten Rechner, Probieren Sie unsere kostenlos Betonfundamentrechner).
Gründungsplanungssoftware für Pfähle erfordert verschiedene Eingaben, um Bemessungsprüfungen durchzuführen. Es enthält Geometriedaten, Bodenprofile, Materialeigenschaften für Beton- und Stahlarmierungen, Bewehrungslayouts, Konstruktionsparameter, die durch die Konstruktionscodes festgelegt sind, und die aus der Statiksoftware exportierten Reaktionsdaten.
Einige der Standard-Bemessungsnachweise, die für die Bemessung von Pfahlgründungen durchgeführt werden:
Geotechnische Kapazitätsprüfung ist abgeschlossen, wenn die Endtragfähigkeit des Bodens durch Division der aufgebrachten vertikalen Lasten durch die Tragfähigkeit des Bodens bestimmt wird. Das Verhältnis sollte einen Wert von . nicht überschreiten 1.0. Auch seitlich belastete Pfähle werden durch Abschätzung der Werte der tragfähigen und zulässigen Querlasten geprüft.
Strukturelle Kapazitätsprüfungen werden durch die Bestimmung der axialen, scheren, und Biegetragfähigkeiten gemäß gewähltem Bemessungskodex. Obwohl für eine Pfahlgründung, geotechnisches Versagen ist wahrscheinlicher als strukturelles Versagen, es ist weiterhin notwendig, diese Prüfung aus Sicherheitsgründen durchzuführen.
Optimierung
Ein Tragwerksplaner sollte der Sicherheit bei der Gestaltung jeder Art von Struktur immer Vorrang einräumen. jedoch, Ingenieure können ihr Design auch optimieren, indem sie mit verschiedenen Pfahlgrößen experimentieren, und Bewehrungslayouts, Dies führt zu einer Reduzierung der Gesamtmenge an Materialien und der Gesamtkosten der Struktur, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen und dennoch die vom Code geforderten Mindeststandards einzuhalten.
Zusammenfassung
Der Prozess des Entwurfs der Pfahlgründung beinhaltet im Allgemeinen eine gute Interpretation der geotechnischen Standortdaten, Modellierung und Analyse des Überbaus durch eine FEM-Software, Unterstützungsreaktionen erzeugen, Prüfung des Fundamentdesigns, und Optimierung, um ein sicheres und wirtschaftliches Design zu erhalten.
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