Когда проект предполагает использование стальных шпунтовых свай, первый вопрос обычно звучит так: тип U- или тип Z-? Оба образуют непрерывные взаимосвязанные стены, но устроены по-разному. Сваи типа Z- размещают свои замки на внешних полках так, чтобы материал работал на крайних волокнах, что максимизирует способность к изгибу при заданном весе. Сваи типа U- удерживают замки вблизи нейтральной оси, образуя симметричную секцию, устойчивую в движении, легко выравниваемую и эффективную для отсечки воды-. Выбор между ними должен основываться на нагрузке, высоте стены, условиях движения, бюджете и том, является ли стена временной или постоянной.
Два профиля с первого взгляда
Стальные шпунтовые сваи типа U-
Сваи U-профиля имеют U-образное поперечное-сечение с блокировочными муфтами, расположенными вблизи нейтральной оси. Симметричная геометрия обеспечивает превосходную устойчивость к скручиванию во время забивки и упрощает выравнивание, поэтому U-сваи являются традиционным выбором для временных сооружений, перемычек и стен, где важна защита от воды-.
Стальные шпунтовые сваи типа Z-
Сваи сечения Z- имеют замки на внешних концах профиля. Это помещает больше материала на максимальное расстояние от нейтральной оси, обеспечивая более высокий момент сопротивления на единицу веса и большую способность к изгибу, что делает сваи Z-эффективными для глубоких раскопок и тяжелых постоянных стен.
Прочность и структурная эффективность: U против Z
| Элемент сравнения | U-Тип шпунтовой сваи | Z-Тип шпунтовой сваи |
|---|---|---|
| Расположение блокировки | Рядом с нейтральной осью | На внешних фланцах |
| Гибочная способность на единицу веса | Ниже, потому что часть секции работает вблизи нейтральной оси. | Выше, поскольку материал сконцентрирован у крайних волокон. |
| Эффективность модуля сечения | Умеренный | Высокий |
| Торсионная устойчивость во время движения | Отличный; симметричная секция устойчива к скручиванию | Умеренный; направляющие рамы часто необходимы для контроля скручивания |
| Отключение воды-отключено | Хорошо работает с плотными блокировками нейтральной-оси; традиционный выбор для коффердамов | Можно добиться с помощью герметиков, но замки более уязвимы. |
| Типичная роль | Временные сооружения, коффердамы, подпорные стены легкой и средней сложности. | Глубокие раскопки, постоянные причальные стенки, тяжелые подпорные конструкции. |
При той же высоте стены и весе стали стена из профиля Z- обычно обеспечивает большее сопротивление изгибу и поперечную жесткость, чем стена из профиля U-. Вот почему глубокие и сильно нагруженные стены обычно проектируются с использованием Z-свай, тогда как U-сваи остаются рабочей лошадкой для временных сооружений и водо-удерживающих конструкций.
Вопросы стоимости и установки
Сравнение затрат должно выходить за рамки цены за единицу продукции за тонну. Z-сваи обычно требуют более высокой стоимости материала, чем U-сваи аналогичного веса, но их более высокая эффективность сечения может снизить требуемый тоннаж стали, а их более широкие профили означают меньшее количество свай и меньшее количество замков на метр стены, что сокращает время забивки. U-сваи, напротив, проще использовать обычными свайными бригадами, их легче выравнивать, и их можно повторно использовать во временных проектах.
| Фактор стоимости/установки | U-Тип шпунтовой сваи | Z-Тип шпунтовой сваи |
|---|---|---|
| Цена за единицу материала | Ниже | Выше |
| Тоннаж стали для данной стены | Базовый уровень; могут потребоваться более тяжелые или дополнительные секции при высоких нагрузках | Потенциально ниже благодаря более высокому КПД секций |
| Скорость движения | Базовый уровень; больше штук на метр с более узкими профилями | Быстрее на широких участках; меньше деталей и замков на метр |
| Требования к навыкам экипажа | Стандартный | Выше; требует тщательного контроля во избежание перекручивания |
| Повторное использование во временных работах | Распространенный и хорошо зарекомендовавший себя | Возможно, при тех же требованиях к проверке |
Наиболее экономичное решение для данного объекта находится путем сравнения инженерных альтернатив, включая сечение стены, марку стали, тоннаж и производительность установки, а не путем сравнения только каталожных цен.
Как выбирать: практическая основа выбора
Тип и глубина проекта:для глубоких фундаментов и постоянных тяжелых стен сначала оцените Z-сваи; для стандартных строительных работ, перемычек и временных креплений обычно естественным выбором являются U-сваи.
Нагрузка и высота стены:высокие требования к изгибу и высокие стены способствуют эффективности сечения Z-свай; более легкие требования можно экономично удовлетворить с помощью U-свай.
Требование к отключению воды-:для перемычек и работ по наводнению, где утечка должна быть сведена к минимуму, U-сваи (при необходимости с герметиком) являются традиционным решением; Замки Z-свай могут быть герметизированы для достижения аналогичных характеристик.
Состояние грунта:тяжелые условия эксплуатации и плотные почвы предпочтительнее для горячекатаных-прокатных профилей с прочными замками; очень мягкие почвы и неглубокие стенки позволяют использовать более легкие секции, полученные холодной-деформацией.
Повторное использование и бюджет:если стена временная и будет демонтирована, транспортировка, хранение и возможность повторного использования U-свай будут значительными преимуществами.
Метод монтажа:убедитесь, что выбранный профиль соответствует имеющимся на объекте вибрационным или ударным молотам и направляющему оборудованию.
Стандарты, сорта и снабжение
Оба типа профилей производятся по одному и тому же семейству стандартов на продукцию:
| Стандартный | Типичные оценки | Объем |
|---|---|---|
| ЕН 10248-1 | С270ГП, С355ГП, С390ГП, С430ГП | Горячекатаные-шпунтовые сваи типа U и Z |
| ЕН 10249-1 | S235JR, S275JR, S355JR и подобные | Холодноформованные-шпунтовые сваи |
| ДЖИС А 5523 | СИ295, СИ390 | Горячекатаные-шпунтовые сваи из стальной стали |
| ДЖИС А 5528 | СИС295, СИС390 | Холодноформованные-стальные шпунтовые сваи |
| АСТМ А690 | Класс 50 (минимальная текучесть 50 фунтов на квадратный дюйм) | Высоко-низко-легированная сталь для морских свай |
| ГБ/Т 1591 | Q355B и родственные марки | Низко-легированная высоко-конструкционная сталь |
Сваи поставляются заданной длины, обычно от 6 до 18 м, при этом в зависимости от логистики доступны более длинные или сращенные секции. Сертификаты заводских испытаний в соответствии с EN 10204 (тип 3.1) должны сопровождать каждую партию, а защита поверхности должна соответствовать ISO 12944, если требуется устойчивость к коррозии.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какой тип обеспечивает лучшее сопротивление изгибу?
Сваи типа Z-. Поскольку их замки расположены на внешних фланцах, материал секции работает на максимальном расстоянии от нейтральной оси, поэтому при том же весе стенка Z- обеспечивает более высокую изгибающую способность и поперечную жесткость. Это делает Z-сваи обычным выбором для глубоких раскопок и тяжелых постоянных стен.
Вопрос: Какой тип обеспечивает лучшую водонепроницаемость?
Сваи типа U-традиционно обеспечивают лучшую водонепроницаемость, поскольку их замки расположены вблизи нейтральной оси и защищены геометрией профиля. Замки Z-свай могут достигать аналогичных характеристик при герметизации швов соответствующими герметиками.
Вопрос: Каким типом легче управлять?
U-сваи. Симметричная секция устойчива к скручиванию и обеспечивает простоту выравнивания, поэтому обычные сваебойные бригады могут работать со стандартным оборудованием. Z-сваи эффективны с точки зрения конструкции, но обычно требуют направляющих рам и опытных операторов для контроля вращения во время забивки.
Вопрос: Что более экономично для временных работ?
U-сваи, как правило, более экономичны для временных работ, таких как перемычки и крепления траншей: более низкая цена за единицу, простота вождения и долгая история извлечения и повторного использования в различных проектах.
Вопрос: Можно ли повторно использовать Z-сваи?
Да, при условии, что они извлечены без повреждения профиля или замков и проходят визуальный контроль и проверку размеров перед повторной-перестановкой.
Вопрос: Какие стандарты охватывают шпунтовые сваи типов U- и Z-?
Горячекатаные-сваи соответствуют стандартам EN 10248 и JIS A 5523, а холоднокатаные-сваи соответствуют стандартам EN 10249 и JIS A 5528. Доступны морские марки по ASTM A690, а в отечественных проектах обычно используются марки по GB/T 1591, такие как Q355B.