Piloți cu șuruburi și ancore elicoidale în soluri
Acest ghid trebuie utilizat numai pentru calcule preliminare și se aplică numai la instalarea în adâncime a stâlpilor cu șuruburi și a ancorelor elicoidale în soluri uniforme. Este aplicabil pentru proiectare numai atunci când adâncimea (D) până la placa elicoidală superioară este mai mare de 10 ori diametrul (B) al plăcii elicoidale și adâncimea minimă de înglobare a plăcii elicoidale este de 5 ft. Metodele descrise în acest ghid oferă o estimare a capacității ULTIME; inginerul trebuie să aplice un factor de siguranță adecvat pentru a obține capacitatea ADMISIBILĂ.
Ecuația generală a capacității portante
În prezent, proiectarea piloților cu șuruburi și a ancorelor elicoidale urmează în general teoria tradițională a capacității portante generale utilizată pentru încărcarea la compresiune a fundațiilor. Ecuația generală a capacității portante a lui Terzaghi pentru determinarea capacității portante ultime, așa cum este prezentată în majoritatea manualelor de inginerie a fundațiilor, este deseori enunțată astfel:
qult = c' . Nc + γ' . D . Nq + 0,5 . γ' . B . Nγ
unde:
qult = Capacitatea portantă unitară ultimă
c' = coeziunea efectivă
q' = tensiunea efectivă de suprasarcină = γ'D
γ' = greutatea unitară efectivă a solului
D = adâncime
B = diametrul elicei
Nc, Nq, Nγ = factori de capacitate portantă
Note privind utilizarea ecuației generale a capacității portante a lui Terzaghi:
1. Deoarece B este considerat foarte mic pentru stâlpii cu șuruburi și ancorele elicoidale, în raport cu majoritatea tălpilor din beton, unii ingineri aleg să ignore termenul 0,5γ'BNγ în proiectare.
2. În argilele saturate sub sarcină de compresiune, se poate utiliza și factorul de capacitate portantă al lui Skempton (1951) pentru plăcile elicoidale rotunde de mică adâncime:
NC = 6(1 + 0,2D/B) < 9,0
3. Greutatea unitară a solului este greutatea unitară totală (umedă) dacă placa elicoidală se află deasupra nivelului freatic și greutatea unitară flotantă dacă placa elicoidală se află sub nivelul freatic.
4. Pentru solurile argiloase saturate cu φ' = 0, Nq = 1,0; Pentru nisipuri, Nq este o funcție de unghiul de frecare, φ'
5. În toate cazurile, atât pentru încărcarea la compresiune, cât și la întindere, limita superioară a capacității este guvernată de rezistența mecanică a stâlpului cu șurub sau a ancorei elicoidale, așa cum este furnizată de producător.
Contribuția arborelui la capacitate
Mulți stâlpi cu șuruburi și ancore elicoidale sunt fabricați cu arbori centrali pătrați. În cazul acestor piloți/ancore, contribuția arborelui la capacitatea finală este de obicei ignorată, iar capacitatea totală se calculează doar din capacitatea portantă a plăcii (plăcilor) elicoidale. Pentru piloții cu șuruburi și ancorele elicoidale cu arbori centrali rotunzi din oțel, secțiunea arborelui dintre plăci pentru elementele cu mai multe elice este ignorată, dar arborele de deasupra plăcii superioare poate fi inclus în proiectare, cel puțin pentru acea secțiune a arborelui care este în contact deplin cu solul, așa cum se discută în secțiunea 3.
Piloți cu șuruburi și ancore elicoidale DEEP Single-Helix și ancore elicoidale
Instalațiile de adâncime ale stâlpilor cu șuruburi și ale ancorelor elicoidale sunt, în general, mai frecvente decât cele de mică adâncime, cu condiția ca adâncimea solului să fie suficientă pentru a efectua instalarea. Motivul este că, în general, se dezvoltă capacități de încărcare mai mari în cazul unei instalări mai adânci în același sol.
Încărcarea prin compresie a piloților cu șuruburi în argilă
Atât la încărcarea la compresiune, cât și la tracțiune a piloților cu șuruburi și a ancorelor elicoidale adânci în argilă, capacitatea ultimă se obține utilizând analiza tensiunii totale (TSA) și rezistența la forfecare nedrenată. În cazul argilelor saturate cu φ' = 0 și c = su, ecuația capacității portante este adesea dată ca fiind:
QH= AH . Nc . su
unde:
QH = Capacitatea portantă finală la compresiune
su = rezistența la forfecare nedrenată
Nc = Factorul de capacitate portantă pentru argile cu φ' = 0; pentru plăci rotunde NC = 6,0(1 + 0,2D/B) < 9
AH = Aria efectivă a plăcii elicoidale Pentru instalații adânci, NC = 9, ceea ce dă: QH = AH(9)(su)
Pentru instalațiile adânci, Nc = 9, ceea ce dă: Nc = 9, ceea ce dă:
QH = AH(9)(su)
Încărcarea de compresie a piloților cu șuruburi în nisip
Pentru instalațiile de adâncime ale stâlpilor-șurub și ancorelor elicoidale cu o singură spirală în nisip, capacitatea ultimă este obținută utilizând analiza tensiunii efective (ESA) din:
QH= AH . (σ'vo . Nq+0,5 . γ' . B . Nγ)
unde:
σ'vo = tensiunea efectivă verticală la adâncimea (D) a elicei = γ'D
Nq și Nγ = factori de capacitate portantă
B = diametrul plăcii elicoidale
γ' = greutatea unitară efectivă a solului
Factorul de capacitate portantă Nq se obține de obicei din valorile utilizate pentru determinarea capacității portante finale pentru fundațiile cu piloți adânci. Au existat o serie de recomandări diferite pentru estimarea Nq care sunt disponibile în majoritatea manualelor de inginerie a fundațiilor, de exemplu, Fang & Winterkorn 1983:
Nq = 0,5- (12-φ')(φ'/54)
Deoarece aria plăcii este de obicei mică, contribuția termenului de "lățime" (0,5γ'BNγ) la capacitatea ultimă este, de asemenea, foarte mică, iar termenul de lățime este adesea ignorat. Aceasta se reduce la
QH = AH(σ'vo Nq)
Piloți cu șuruburi și ancore elicoidale DEEP Multi-Helix și ancore elicoidale
Capacitatea ultimă a stâlpilor cu șuruburi și a ancorelor elicoidale multielicoidale adânci depinde de geometria secțiunii elicoidale, și anume de dimensiunea și numărul de plăci elicoidale și de distanța dintre plăci. În SUA, majoritatea producătorilor de stâlpi cu șuruburi și ancore elicoidale produc elemente cu o distanță între elice de 3 ori mai mare decât diametrul elicei. Se presupune că această spațiere permite plăcilor individuale să dezvolte întreaga capacitate fără interacțiune între plăci, iar capacitatea totală este adesea considerată ca fiind suma capacităților fiecărei plăci, așa cum se arată în figura.
Dezvoltarea capacității pentru stâlpi cu șuruburi și ancore elicoidale cu S/D >3.
Încărcarea la compresie și întindere a piloților cu șuruburi multi-Helix
Capacitatea ultimă a stâlpilor cu șuruburi cu mai multe spirale la compresiune și a ancorelor elicoidale la tracțiune cu un raport între distanța dintre spirale și diametru > 3 este adesea considerată ca fiind suma capacităților plăcilor individuale:
QM = ΣQH
unde:
QM= capacitatea totală a unui stâlp cu șuruburi cu mai multe elice/ancoră elicoidală
QH= capacitatea unei elice individuale
Referință
Dr. Alan J. Lutenegger, P.E., F. ASCE pentru Societatea internațională pentru fundații elicoidale (ISHF)
© GeoStru