Skip to content

Подушка для ленточного фундамента: Фундаментная подушка для ленточного фундамента

Содержание

Фундаментная подушка для ленточного фундамента

Как правильно сделать подушку под ленточный фундамент: устройство и размеры, этапы работ.

Схема заливки монолитного фундамента.

Основными параметрами технологии устройства ленточного фундамента являются:

  • Глубина. Эта величина зависит от веса здания, а также от границы промерзания грунта в данной местности.
  • Ширина. Зависит от материала и ширины стен и должна быть как минимум равна. но лучше, если будет превышать на 10-15 см ширину стен.

После расчета размера необходимого фундамента следует определиться с размерами подушки под него. Основание выполняет несколько функций :

  1. Выравнивает поверхность. на которую будет укладываться фундамент. В большей степени это важно в случае, если используются бетонные блоки. Под ними не остается пустот и на грунт они опираются всей поверхностью. В случае заливки ленточного фундамента. выравнивание имеет меньшее значение.
  2. Обеспечивает равномерное распределение нагрузок на грунт от фундамента.
  3. Есть еще одна важная функция, которую выполняет подушка, это борьба с влагой в грунте и ее воздействием на всю конструкцию вследствие сезонных температурных изменений.

Обратите внимание! Если убрать пучинистый грунт и заменить его непучинистым. это существенно снизит воздействие на фундамент при замерзании воды в зимний период.

Простая деформация основания.

Грунт будет давить на боковые стенки фундамента, выталкивая его наверх, причем значения выталкивающей силы могут достигать 5 — 7 тонн на 1м² основания дома. Это особенно опасно для деревянных или каркасных зданий, имеющих небольшой собственный вес. Каменные строения, за счет своей массы, могут компенсировать боковые силы воздействия на фундамент.

Обезопаситься от пучения можно, если устроить подушку под фундамент, заменив пучинистый грунт не пучинистым. То же самое относится и к обратной засыпке – использование не расширяющегося грунта уменьшит действие касательных нагрузок.

Устройство и размеры подушки.

Усредненным значением толщины песчаной подушки принято считать значение в 60 см. Оно может варьироваться в ту или иную сторону в зависимости от типа грунта. Сильнопучинистые грунты могут потребовать увеличить это значение до 80 и более сантиметров. Часто можно встретить рекомендацию, что толщина подушки должна составлять 3 ширины фундамента.

Фундаментные подушки.

По ширине подушка должна выступать за габариты фундамента на 15 — 20 см в каждую сторону. В том случае, если планируется устройство подвала. то песчаная подушка должна быть устроена не только под фундаментом, но и под всей площадью дома.

Бетонный пол подвала подвержен тем же нагрузкам, а значит, его также надо защитить от воздействия грунта из-за температурных колебаний.

В том случае, если грунт сильнопучинистый. используется песчано-щебеночная подушка, в которой песок занимает 40% объема.

Для укладки необходимо применять заранее увлажненный песок, что улучшит утрамбовку. Увлажнять можно и после укладки песка в траншею, но делать это только в том случае, если грунт не склонен к размыванию.

Важно! Желательно использовать геотекстиль для предотвращения заиливания песка и его смешивания с грунтом.

Песок укладывается слоями 15-20 см с обязательной утрамбовкой, для чего используются катки или площадочные вибраторы. В крайнем случае, можно использовать обычное бревно с ручкой, но тогда толщину слоя придется уменьшить до 10 см и менее. Утрамбовка производится до плотности 1,6 т/м³. Проверить это просто. если, пройдясь по утрамбованному песку, не остается следов, то можно приступать к засыпке следующего слоя.

При использовании песчано-щебеночной смеси для построек из дерева или каркасно-сборных конструкций утрамбовкой можно пренебречь. Если же будет возводиться здание из кирпича и подобного материала, то утрамбовка должна осуществляться, но толщина может быть увеличена на несколько слоев.

Какой материал выбрать для подушки?

Песчаная подушка под фундамент.

Для использования в качестве подушки под фундамент используют разные материалы:

  • Песок. Лучший вариант – использовать гравелистый песок средней или крупной фракции. В нем не должны содержаться пылевидные и глинистые примеси. Этим требованиям отвечает, например, речной песок .
  • Щебень. Оптимальный размер фракции – 20-40 мм .

Повторим, наличие фракций глины в песке или использование для устройства подушки глины недопустимо .

Внимание! На слабых грунтах, с близким расположением почвенных вод, полезным будет монтаж дополнительной дренажной системы.

Этапы работ.

Виды и устройство подушки под фундамент.

  • Устройство подушки фундамента
    • Подушка под ленточный фундамент из песка
    • Подушка из щебня
    • Подушка под фундамент бетонная

Формирование фундамента – это один из важных процессов при строительстве дома. Соблюдение всех требований при его укладке даст возможность постройке прослужить длительный срок без причинения своему хозяину различного рода проблем.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента.

Устройство фундамента на песчаной подушке.

Весомое значение при строительстве основы имеет подушка под фундамент. Благодаря ее правильной организации:

  1. Нагрузка по всему периметру основы распределяется равномерно.
  2. С ее помощью выравнивают дно под закладку.
  3. Выполняется дренаж (отводятся талые и дождевые воды).
  4. Не происходит промерзание нижнего участка сооружения.

Устройство подушки фундамента.

Прежде чем приступить к строительству, на очищенном и размеченном участке выкапывают траншеи для ленточной основы или котлован для монолитной. Удаляется весь сыпучий грунт и выравнивается дно траншеи. Затем формируют прослойку под фундамент из щебня. песка, гравия или бетона.

Подушка под ленточный фундамент из песка.

Схема устройства песчаной подушки.

Схема устройства песчаной подушки под ленточный фундамент.

Для создания прослойки песчаной под основание потребуется:

  1. Песок с крупным или средним зерном без разных включений (особенно глинистых).
  2. Геотекстиль или рубероид – послужит барьером от подземных вод.
  3. Уровень, колышки и веревка.
  4. Виброплита или самодельная трамбовка.

Перед началом устройства прослойки со дна траншеи удаляют весь сыпучий грунт. На ее дно укладывают геотекстиль или рубероид внахлест (10 см). Эти материалы предотвратят смешивание песка с грунтом. Также при засыпке важным моментом является соблюдение линии горизонта. Для этого с помощью колышков и веревки устанавливают нужный уровень.

Поверх уложенного материала насыпают песок.

Засыпку осуществляют небольшими порциями и смачивают водой.

Затем каждый слой уплотняют с использованием виброплиты. Утрамбовку проводят до того момента, пока на поверхности не будут оставаться следы. Каждый слой должен составлять высоту приблизительно в 10 см.

Формируя подушку фундамента. обычно ее высота находится в норме 20-30 см. Для расчета максимально допустимой высоты нужно ширину ленты увеличить втрое. Созданная прослойка должна напоминать в своем сечении трапецию. Самая узкая ее часть должна располагаться внизу (желателен угол наклона в 30 градусов).

Организация этого варианта прослойки под ленточный фундамент актуальна:

  1. Если требуется выравнивание дна траншеи или котлована.
  2. Если требуется провести замену грунта с сильным пучением на песок.

Подушка из щебня.

Для обустройства под ленточный фундамент подушки из щебня необходим следующий материал:

Подушка под фундамент разрез.

Устройство бутобетонного фундамента.

  1. Песок речной с крупным зерном.
  2. Щебень или гравий размером в 20-40 мм.

Формирование щебневой основы начинается с насыпи слоя песка. Его толщина составляет 10-15 см. Полученный слой обязательно смачивают и проводят процесс утрамбовки с использованием тех же приспособлений, что и в предыдущем варианте.

На уплотненный слой насыпают щебень толщиной около 20 см. В общей сложности высота щебня и песка должна составить 30-40 см. Щебень подвергают трамбовке. В итоге щебень должен строго лежать в горизонтальной плоскости. Ширина прослойки равна ширине планируемой ленты основы с добавлением на одну и вторую стороны по 15-20 см.

Такой несложный вариант основы под ленточный фундамент выдержит нагрузку от сооружения в несколько этажей.

Подушка под фундамент бетонная.

Этот вариант устройства является более дорогим, но и оправданным. При правильном формировании фундамент с подушкой из бетона станет прочной основой для будущего сооружения. Для ее строительства понадобится:

  1. Бетон.
  2. Щебень или гравий.
  3. Доски.
  4. Виброплита или самодельная трамбовка.
  5. Прутья металлические.

Для начала на дно выровненной траншеи под ленточный фундамент укладывают щебень высотой в 10 см. Проводят его трамбовку при помощи самодельного устройства или виброплиты. Затем на щебневой подложке монтируется опалубка из досок. Ее высота должна равняться высоте будущей подушки (до 30 см). Ширину прослойки составляет ширина фундамента плюс по 15 см с двух его сторон.

Для повышения прочности проводят армирование (укрепление) подушки с использованием прутьев металлических в диаметре 8-12 мм. Из материала для армирования создают каркас путем сварки или связки элементов конструкции между собой.

В опалубку с металлическим каркасом осуществляется заливка бетона. Марка этого материала будет зависеть от веса будущего сооружения. После процесса заливки бетон утрамбовывается с использованием вибратора глубинного. В подготовленное основание для дальнейшей сцепки бетонной подошвы с фундаментом вставляют прутья длиной в 40-60 см. Они должны выглядывать над поверхностью на половину своей длины.

При формировании бетонной подготовки для сооружения более легкой конструкции щебень можно заменить песком. Формируют слой в 10 см и поливают водой для уплотнения. Следующие манипуляции идентичны вышеописанному варианту устройства.

Для ленточного фундамента подушка из бетона станет прочной основой с достаточно длительным сроком использования. При правильной ее организации она выдержит значительный вес сооружения и послужит прекрасной основой.

Каждый вид подушки имеет право на существование. Несмотря на то что формирование основы под фундамент можно осуществить из разных материалов, при правильно выполненном процессе любой из вышеописанных вариантов будет надежной опорой будущему сооружению.

Устройство подушки под ленточный фундамент.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента коттеджа.

Для того, чтобы ленточный фундамент прослужил надежной опорой дому как можно дольше, следует строго придерживаться всех технологий его изготовления. Устройство подушки под фундаментом, помогает повысить амортизационные качества фундамента и снизить уровень воздействия на него влаги. О том как правильно изготовить подушку под ленточный фундамент своими руками, рассмотрим далее.

Преимущества изготовления ленточного фундамента для дома.

Ленточный фундамент чаще всего применяется в загородном домостроении. Кроме того, он также популярен при возведении дач, хозпостроек или коттеджей. Данное основание способно выдержать любой дом, как деревянный или каркасный, так кирпичный или каменный. Именно из-за высокой крепости и надежности фундамента он является отличным основанием под массивные стены. Кроме того, данный фундамент позволяет также монтировать цокольный этаж.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента размеры.

Ленточный фундамент — это железобетонная форма, которая укладывается по периметру здания и на участках несущих стен и перегородок. Таким образом, удается исключить перекосы или деформацию дома. Так как, правильно обустроенный фундамент позволяет равномерно распределить нагрузку от всего веса здания.

Обязательным этапом обустройства ленточного фундамента является укладка песчано-гравиевой подушки. Она обеспечит его надежную защиту от воздействия влаги, а в частности подземных вод.

Выбор ленточного фундамента связан прежде всего с наличием огромного количества земляных работ, которые выполняются или вручную или с привлечением специальной техники. Кроме того, чтобы обустроить такой фундамент потребуется много физический усилий и время, особенно на его застывание.

В соотношении с технологией изготовления ленточного фундамента, он бывает трех типов:

Песчаная подушка под фундамент разрез.

Первый вариант основывается на установке бетонных блоков во внутрь траншеи и их соединение между собой с помощью раствора на основе песка и цемента.

Монолитный вариант, хотя и требует большего количества времени и сил для его возведения, отличается более высокой прочностью и качеством соединенных элементов. Монолитность конструкции обеспечивается заливкой ранее установленной арматуры фундамента бетонным раствором.

Комбинированный вариант ленточного фундамента основывается на соединении двух предыдущих вариантов. Свайное поле собирается по верхней части фундамента, а нижняя его часть заливается бетонным раствором. Далее производится монтаж железобетонных блоков.

Среди преимуществ ленточного фундамента отметим:

  • стоимость строительных работ, по сравнению с качеством фундамента, является доступной;
  • длительный срок эксплуатации — ленточный фундамент способен прослужить его владельцам более ста лет, главное правило — соблюдение технологии его возведения, кроме того, такой тип фундамента способен легко реставрироваться и даже частично или полностью заменяться;
  • простота работ — при желании, все работы можно провести вручную, хотя для этого и потребуется много времени, удастся значительно сэкономить;
  • способность выдерживать внушительные нагрузки — еще одно весомое преимущество ленточного фундамента, такой фундамент подойдет для дома, изготовленного из любых материалов;
  • возможность обустройства цокольного этажа под домом позволяет обустроить дополнительное место для хранения вещей или для отдыха.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента заливка.

Среди недостатков ленточного фундамента выделим:

  • сложность проведения работ, необходимость в большом количестве времени для застывания бетона;
  • необходимость в проведении точных расчетов глубины фундамента, толщины подушек и т.д.;
  • возникновение проблем с фундаментом при несоблюдении технологии его возведения.

Ленточный фундамент нуждается в проведении очень точных расчетов перед его возведением. Его глубина и ширина должна четко сопоставляться с весом здания и типом почвы, на которой он возведен.

Минимальное значение пятки фундамента составляет 0,3×0,8 м. Кроме того, необходимо учесть качество и особенности выполнения перевязки двух поясов. При наличии слишком слабого армирующего пояса, существует риск разделения фундамента на несколько частей.

Если почва на местности, на которой возводится фундамент является твердой, то траншея расширяется только для установки опалубки. Для мягкой почвы, следует оставить небольшое место, толщиной около 12 см, для засыпки его песком. С помощью данной подушки удается компенсировать подвижки грунта при сезонных изменениях местности.

Фундаментная подушка для плитного фундамента дома.

Технология устройства подушки под ленточный фундамент.

Перед тем как разобраться в технологии изготовления подушки под ленточный фундамент, предлагаем изучить ее функции. Песчаная подушка способна:

  • отвести влагу от основания фундамента, тем самым продлевая длительность его эксплуатации, так как влага, способна через микротрещины попасть во внутрь фундамента и разрушить его;
  • равномерно распределить нагрузку от здания и передать ее на почву, песчаная подушка — это так называемый промежуточный слой, который противостоит сжатию почвы под давлением от веса здания;
  • выровнять основания для выполнения последующей заливки фундамента бетонным раствором;
  • с помощью песка производится полная замена почвы под домом, при необходимости, таким образом, удается избежать пучения грунта в следствии перепада температуры в зимнее время года.

Совет: Если почва в данной местности характеризуется высоким уровнем влажности и если уровень заложения грунтовых вод находится на высоком уровне, то перед обустройством подушки из песка, дно траншеи, застилается гидроизоляцией, например, материалами на основе геотекстиля. С его помощью удастся предотвратить размывание песчаного слоя.

Фундаментная подушка для фундамента дома.

Строительство ленточного фундамента начинается с определения его размеров, а именно:

  • нагрузка от здания и уровень промерзания почвы в определенном климатическом регионе, определяют глубину фундамента;
  • материал, из которого будут изготавливаться стены дома и их толщина, являются ключевыми, при определении ширины траншеи.

Учтите, что в любом случае, ширина фундамента всегда больше, нежели толщина стен, минимум на 10 см. В таком случае, остается определить какой вариант ленточного фундамента будет использоваться:

Возможен вариант изготовления ленточного фундамента трапециеводной формы. В таком случае, нижняя часть фундамента немного шире, нежели верхняя. Несущие характеристики основания сохраняются, а количество бетона, необходимого для заливки — снижается.

Для того, чтобы обустроить песчаную подушку в ленточном фундаменте, потребуется наличие:

  • крупного песка, желательно речного;
  • щебенки, фракция которой определяется индивидуально;
  • гальки;
  • бетона или армированного бетона.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента частного коттеджа.

Инструкция по выполнению работ, связанных с изготовлением песчаной подушки под ленточный фундамент:

1. Выкопайте котлован или траншею, ранее определенного в проекте размера.

2. Обустройте ее дно как можно ровнее, работы качественнее всего проводить вручную.

3. Засыпайте дно котловая слоем песка не более двадцати сантиметров. Постепенно увлажняйте песок, утрамбовывая его специальными механизмами.

4. Качество утрамбовки проверяется следующим образом: если на поверхности не остается следов от обуви, то утрамбовка считается завершенной.

5. Толщина слоя песчаной подушки определяется еще на стадии проектировки. Наличие перекосов или неровностей на песчаной подушке — недопустимо, так как они будут способствовать стеканию воды в одну или другую сторону.

К выбору песка для обустройства подушки для ленточного фундамента следует отнестись с особой серьезностью. Материал не должен быть слишком мелким или пыльным. Кроме того, не приветствуется содержание в нем большого количества глиняных примесей.

При наличии на строительном участке слабой почвы, рекомендуем укрепить поверхность с помощью песчано-гравиевого состава, который на сорок процентов состоит из песка, а на шестьдесят из гравия.

Если стены дома выполнены из легких материалов, то слишком сильная трамбовка подушки не потребуется. В противном случае, лучше воспользоваться специальным станком. При этом, трамбовка осуществляется в несколько слоев, постепенно, поливая каждый слой водой. Подушка из песка, комбинированного с гравием отличается меньшей усадкой, нежели песчаная.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента дома.

Глинистая почва не подходит для строительства подушки под ленточный фундамент, так как она сделает почву в зимнее время слишком пучиннистой, что приведет к большему разрушению фундамента.

Песчаная подушка под ленточный фундамент укладывается на дно траншеи, толщиной в 100-200 мм. Далее следует утрамбовка и увлажнение данного слоя. Для выполнения утрамбовки используют следующие средства:

  • каток или площадочный вибратор уместен в том случае, если предвидится значительная площадь выполнения работ, и ширина фундамента более 60 см;
  • самодельные агрегаты помогут утрамбовать песок в частном домостроении.

Песок поливается с помощью воды лишь в том случае, если почва под фундаментом не отличается особой влажностью. На слабой почве, предпочтительнее отказаться от воды, при этом, песок, который укладывается в траншею должен быть предварительно увлажненным.

Кроме того, предварительное увлажнение песка перед его укладкой поможет вымыть глину, которая в нем содержится. Максимальное значение высоты песчаной подушки под строительство ленточного фундамента составляет около 65 см. Данное значение изменяется в ту или иную сторону в соотношении с состоянием почвы в данном регионе. Оптимальное значение песчаной подушки составляет двадцать сантиметров. По сведениям некоторых специалистов, высота песчаной подушки ровняется значению ширины фундамента, умноженному на три.

Кроме того, учтите тот факт, что по ширине, подушка должна быть на 12-15 см больше самого основания фундамента с обеих сторон.

Фундаментная подушка для плиты фундамента.

В некоторых случаях подушка под ленточный фундамент, выполняется из бетона. Данный вариант выбирается в том случае, если почва местности не позволяет установить подушку из песка. Кроме того, арматурный каркас удобнее устанавливать именно на бетонном основании.

Среди преимуществ бетонной подушки, отметим:

  • возможность установки укрепляющего каркаса на более жесткой поверхности с более максимальной прочностью;
  • зимой, на бетонном основании гораздо проще устанавливать опалубку и проводить заливку фундамента.

После того как выполнится геодезическая разметка территории, производится монтаж подушки из песка, толщина которой не превышает 14 см, а ширина, на 35 см больше, нежели ширина самого фундамента. Далее производится подготовка поверхности бетонным методом. Для этих целей используется низкокачественный бетон, который также называется тощим. Возможен вариант использования состава на основе песка с цементом.

Далее производится монтаж на готовое основание готовых блоков из армированного бетона, таким образом, получается готовое основание под фундамент.

Учтите, что высота как песчаной, так и бетонной подушки должны быть такими, чтобы фундамент не нарушал горизонтальную целостность ранее выкопанной траншеи. Копая траншею, учитывайте в точности до сантиметров, размеры подушки из песка или бетона.

Изготовление подушки из бетона для укрепления фундамента, позволяет также снизить расходы на высококачественный бетон, с помощью которого осуществляется заливка арматуры.

При наличии цокольного или подвального этажа в доме, песчаную подушку следует установить по всей его площади. Так как почва, способна разрушить не только фундамент, то и основание подвала.

Совет: Чем выше толщина песчаной подушки под фундамент, тем ниже уровень пучения, настигнет почву в зимнее время года и весной. Кроме того, песчаная подушка под подвалом, обеспечит надежную защиту его пола от влаги и разрушения.

Не следует забывать, что кроме обустройства песчаной подушки, фундамент нуждается в обязательной гидроизоляции. Для этого, его поверхность оклеивается рулонными битумными материалами и битумной мастикой. Если на ленточном фундаменте планируется возведение каркасного дома, то предварительно установите в нем закладные элементы, с помощью которых фундамент будет соединен с зданием.

Фундаментная подушка для ленточного фундамента частного дома.

Существуют ситуации, когда обустройство песчаной подушки не выполняется. Если под домом находится плотная почва, такая как глина, суглинок. В таком случае, влага, будет накапливаться в песке, попадая через него в фундамент. В таком случае, потребуется обустройство дренажной системы, которая будет отводить влагу из-под основания фундамента. Для этих целей используется щебенка.

Строительство подушки из песка должно сопровождаться дополнительной гидроизоляцией, в противном случае, подушка не способна защитить фундамент от разрушительного действия влаги.

 

Рекомендация: Хорошая обзорная статья. Хорошо раскрывает вопрос в общих чертах о фундаментной подушки для ленточного фундамента. Читатель поймет важность подушки фундамента. Поэтому при ошибке в устройстве подушки, вы построите бракованный фундамент и в итоге потеряете свои деньги.

Нужна ли подушка под ленточный фундамент и какой толщины

Содержание статьи

Подушка под ленточный фундамент представляет собой слой определенной толщины из песка, гравия или щебня, предназначенный для равномерного   распределения весовой нагрузки строительного сооружения на грунт. Еще не так давно нормативная документация и техническая специальная литература по строительству однозначно требовали наличия подушки под ленточным фундаментом любого строения.

Однако развитие современных технологий монолитного строительства и применение химических добавок,  повышающих влагостойкость бетона, создали предпосылки для пересмотра концепции обязательности  подсыпки материалов под бетонное основание строительной конструкции.

Подушка под фундамент – традиции и реалии

Подушки из песка, гравия и щебня стали востребованы при строительстве так называемых «панельных» домов. Размах жилищного строительства в СССР во второй половине 20-го века требовал применения унифицированных строительных элементов, в число  которых вошли  железобетонные блоки ФБС  ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия». Из  блоков  ФБС формировались  массивные сборные ленточные фундаменты, которые служили опорой многоэтажным постройкам. При их заложении необходимо было сделать подложку из непучинистых материалов типа песка крупной фракции или щебня мелкой фракции, предназначенную для выполнения двух важнейших функций:

  1. Сглаживания  всех неровностей грунта для обеспечения равномерного прилегания плоскости подошвы фундамента к грунту.Тем самым строители добивались равномерного распределения  весовой нагрузки от многоэтажки по всей поверхности основного грунта;
  2. Защиты  основания фундаментной конструкции от капиллярного поднятия грунтовой влаги. Через песчаную прослойку грунтовая влага способна подняться капиллярным путем лишь на высоту 30 см.

Равномерность распределения весовой нагрузки обеспечивается слоем песка толщиной от 5 до 15 см, для отсечения капиллярной влаги достаточно слоя в 30 см. Здание, опирающееся на сборный фундамент из ФБС с песчаной или песчано-щебеночной подложкой, отличается высокой стабильностью, надежностью и минимальной усадкой.

Развитие индивидуального строительства домов малой этажности на ленточных монолитных фундаментах  в корне поменяло роль традиционной подушки под опорное основание коттеджа или двухэтажного дома.  В частности, при заливке монолитной ленты жидкий бетон сам заполняет неровности грунта, ликвидируя пустоты в грунте, тем самым способствуя равномерному распределению весовой нагрузки без участия песчаной подсыпки.

Другим доводом, указывающим на потребность в пересмотре сложившейся концепции обязательного применения подложек для ленточных фундаментов, служит использование специальных химических добавок, повышающих влагостойкость бетона. В этом случае также ставится под сомнение необходимость обустройства песчаной подушки для защиты от капиллярной влаги.

Безоглядное стремление «сделать, как всегда делали» в отношении песчаной подушки под ленточный фундамент может даже навредить по следующим причинам:

  1. Песок, окруженный более плотными грунтами с низкой водопроницаемостью типа глины или суглинков, будет способствовать скоплению в нем (то есть, в составе подушки под фундаментом) осадочной влаги. Происходит переувлажнение грунта под подошвой фундамента, приводящее к снижению несущей способности всей фундаментной конструкции. Для отвода скапливающейся воды будет нужна дренажная система, существенно влияющая на расходы по строительству или текущему ремонту жилого дома.
  2. Песок не препятствует прохождению через подушку грунтовой влаги в парообразном состоянии. После прохождения через подушку, пар конденсируется на фундаменте, провоцируя коррозионные процессы. Песчаная подложка оказывается совершенно не нужной, поскольку без гидроизоляции в этом случае не обойтись.

Когда необходима закладка подложки под фундамент?

Принятие решения о создании подложки под ленточный фундамент должно исходить из правильно выполненной оценки внешних условий  применительно к конструкции самого фундамента.

Конструктивно ленточный фундамент представлен двумя типами исполнения:

  • Сборный фундамент, собираемый из типовых бетонных блоков заводского исполнения;
  • Монолитный фундамент, заливаемый непосредственно на строительной площадке в  подготовленную опалубку.

По глубине заложения ленточный фундамент подразделяют на два вида:

  • Заглубленный ниже глубины промерзания грунта;
  • Мелкозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ).

К основным внешним факторам, подлежащим анализу, относятся:

  • Состав почвы;
  • Характеристики грунтов;
  • Климатические условия.

Ведомственные строительные нормы ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах» определили, что применением подушки из непучинистых материалов удается добиться двойного эффекта:

  1. Происходит частичная замена пучинистого грунта на непучинистый (п.3.2 и 3.3 ВСН 29-85), позволяющая уменьшить перемещения фундамента при промерзании и/или оттаивании грунта. Тем самым подушка рассматривается как средство по предотвращению морозного пучения почвы под подошвой фундамента.
  2. Уменьшается неравномерность деформаций опоры здания.

Отсюда следует вывод, что для грунтов непучинистого типа песчаная подушка под ленточный фундамент не нужна, если рассматривать вопрос исключительно с позиции противодействия процессам морозного пучения. Такой односторонний подход может войти в противоречие с требованиями свода правил СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов и сооружений», которые в п.п. 8.7 и 8.8 при определении, на каких грунтах устанавливаются сборные блочные  или монолитные типы мелкозаглубленных  и незаглубленных ленточных  фундаментов, однозначно устанавливают  необходимость обустройства под бетонными блоками подушки из непучинистых материалов. Однозначно можно сказать, что для заглубленных ниже глубины промерзания ленточных фундаментов, устройство песчаной подушки требуется только для конструкции из фундаментных блоков, для монолитного фундамента такая подушка не играет никакой роли.

В случае монолитного МЗЛФ на непучинистых грунтах подсыпку также можно не делать, поскольку песок в данной ситуации никакой работы не выполняет – бетонная заливка ленты выровняет все поверхностные дефекты.

Подводя итоги можно сказать, что:

  • Для фундаментов, заложенных ниже расчетной глубины промерзания, песчаная подушка нужна только для конструкции из сборных блоков, для монолитного основания такая подушка не требуется.
  • Для мелкозаглубленного фундамента подушка требуется только для пучинистых грунтов, независимо от технологии, либо для фундамента из сборных блоков, независимо от типа грунтов.
  • Для незаглубленного фундамента однозначно требуется подушка из непучинистых материалов, хотя бы потому что нужно заменить плодородный слой под основанием.

Также стоит обратить внимание на тот факт что, независимо от технологии строительства фундамента (блоки или монолит) и глубины его заложения, может потребоваться замена грунта с недостаточной несущей способностью под основанием дома. Несущая способность определяется только после проведения геологии на участке строительства и расчетов.

Разновидности  фундаментных подложек

В п. 3.3 ВСН 29-85 указаны материалы, которые допускается использовать для обустройства подушки:

  • Песок крупной или средней фракции;
  • Мелкий щебень;
  • Котельный шлак

и другие непучинистые грунты с показателем дисперсности Д меньше 1,0. На практике используются песчаная, песчано-гравийная  или песчано-щебневая подушки, имеющие менее пучинистый характер, чем родной грунт на строительной площадке. Чтобы правильно определиться со структурой противопучинистой подложки,  необходимо учитывать физические свойства материалов.

Категорически недопустимо обустройство подушек из глины! Глина препятствует просачиванию воды к подошве основания строения, провоцируя морозное вспучивание грунта в зимнее время.

Для песчаных подложек наиболее подходящим считается гравелистый песок  крупной фракции или речной чистый песок средней фракции. Для подушки под  основание дома не рекомендуются легкие и тонкие фракции песчаных материалов, имеющие ухудшенные показатели сопротивления сжатию. При их использовании возможны значительные усадки.

При выборе толщины песчаной подушки руководствуются данными из таблицы 5 раздела 4 ВСН 29-85, рекомендующими максимальное отношение толщины подушки к ширине фундамента равным 3 к 1. То есть песчаная подложка может быть засыпана толщиной втрое больше, чем ширина фундамента. Обычно толщина подсыпки составляет минимум 20-30 см из расчета защиты от капиллярного подъема влаги в песке.

В соответствии с п. 3.4 ВСН 29-85 песчаный материал подушки необходимо уберечь от заиливания окружающим грунтом, для чего строителям предписывается сделать защиту из геотекстиля или полимерных материалов, препятствующую смешиванию грунта с песком.

Для слабонесущих грунтов  можно сделать подушки песчано-гравийные или только гравийные в соответствии с рекомендациями п. 8.7 СП 50-101-2004. Подушка из щебня требует хорошего трамбования.

Относительно применения щебня в подушках специалисты считают, что его правильно использовать в качестве уплотняющего материала в составе песчано-щебневой системы. Острые края щебня фракции 20-40 мм при уплотнении вбиваются плотным слоем в основном грунте под песчаной подложкой, тем самым  придают дополнительное упрочнение и стабильное положение основанию здания.

Уплотнять подушку лучше всего с помощью специальных ударных или вибрационных машин.

Индивидуальный грамотный подход к засыпке подушек под ленточными фундаментами позволяет существенно сэкономить при строительстве  жилых домов без ущерба в прочности и надежности строения.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Подушка под ленточный фундамент: нужна ли подсыпка и как правильно её сделать

Конструкция ленточного фундамента экономична и проста.

В большинстве случаев он образует опору для наружных и внутренних несущих стен, являясь их продолжением в нижней части и опираясь на грунт.

Для уменьшения нагрузок, создаваемых процессами пучения и прочими факторами, между лентой и дном траншеи создают слой песчано-гравийной подсыпки, играющий роль демпфирующей и дренажной прокладки.

Функции песчаной подушки важны, но полного понимания ее роли в строении ленточного фундамента у большинства неподготовленных людей нет.

При самостоятельном строительстве никаких неясных вопросов быть не должно, поэтому о строении и функциях слоя песчаной засыпки следует поговорить особо.

Содержание статьи

Что представляет собой подушка под ленточный фундамент?

Подушка — это уплотненный слой песчаной или песчано-гравийной подсыпки, образующий ровную и горизонтальную площадку для размещения бетонной ленты.

Она выполняет несколько важных функций:

  • Выравнивание опорной линии.
  • Компенсация нагрузок пучения, создаваемых грунтовыми слоями.
  • Замещение проблемных грунтов, непосредственно соприкасающихся с лентой, на более устойчивые и стабильные слои.
  • Отсечка бетонной ленты от воздействия влаги, предотвращение капиллярного впитывания воды.

Слой отсыпки, более рыхлой по сравнению с окружающим грунтом, позволяет дренировать траншею путем сбора влаги на дне и отвода по системе дренажных труб в специальный колодец.

Кроме того, даже относительно тонкий слой песка способен эффективно компенсировать нагрузки пучения, что особенно заметно на мелкозаглубленных типах ленты.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Параллельно с этим происходит замещение грунтовых слоев, способных запереть грунтовую влагу вокруг бетонного основания, что вызовет впитывание и разрушение материала при замерзании воды.

Нужна ли она

Несмотря на важную и ответственную роль песчаной подушки, нередко звучат доводы против ее использования.

Аргументы, которые приводят противники подсыпки, звучат следующим образом:

  • Как бы тщательно ни трамбовался слой песка, некоторая осадка будет присутствовать в любом случае. Чем толще подушка, тем сильнее осадка, которая создает существенную опасность для ленты из-за своей неравномерности. Из-за этого толщину подсыпки ограничивают — она не должна быть больше, чем трехкратная ширина ленты.
  • Слой песка, засыпанный в траншею, выкопанную в глинистом грунте, станет аккумулятором для влаги. Глина не выпустит ее из углубления, поэтому необходима качественная дренажная система.
  • Слой подушки приходится учитывать при траншеи или котлована, что увеличивает объемы земляных работ и количество вынутого грунта.

Специалисты, имеющие многолетнюю практику, единодушны во мнении, что основной функцией подушки является выравнивание дна траншеи (или котлована).

Образовать ровную и горизонтальную площадку одним только рытьем никогда не удается.

Все попытки в этом направлении оборачиваются значительной тратой времени без удовлетворительных результатов, поэтому подсыпка позволяет сократить время подготовки. В отношении ситуация обычно известна заранее, поскольку гидрогеологическая обстановка на участке анализируется в первую очередь.

Поэтому приоритетная задача подушки — образование ровной и горизонтальной опорной линии на нужном уровне высоты.

Остальные функции песчаной засыпки можно считать дополнительными, хотя и они имеют немалое значение и выполняются вполне эффективно.

Виды

Существует несколько вариантов конструкции подушки под ленту:

  • Песчаная. Представляет собой слой песка определенной толщины, максимально уплотненный и горизонтальный. Распределяет нагрузку от веса ленты и постройки, обеспечивает отсечку от грунтовых вод, позволяет заменить неподходящий грунт на более стабильный и дешевый речной песок. Используется преимущественно для относительно легких построек, под тяжелые и массивные здания такая подушка не используется.
  • Гравийная подушка. Используется слой гравия или щебня, позволяющий значительно увеличить вес постройки. В частном строительстве такой тип подушки используется достаточно широко, поскольку позволяет более плотно утрамбовать слой засыпки и обладает высокой несущей способностью для любых домов. В составе гравийной засыпки песок также присутствует, заполняя полости между более крупными элементами, что делает слой более плотным. Обычно присутствует 60% щебня и 40% песка.
  • Бетонная стяжка (подбетонка). Представляет собой слой заливки из меньшей плотности. Наиболее прочный и надежный вариант подушки, обеспечивающий горизонталь и высокую несущую способность. Применяется для самых тяжелых построек, обходится в значительные суммы.

Выбор наиболее подходящего варианта обусловлен весом будущей постройки, особенностями грунта и прочими факторами. Он производится во время создания проекта, при расчетах фундамента.

Условия, при которых требуется подсыпка

Наличие подушки обязательно при создании ленточного фундамента. Слои грунта, расположенные под лентой, создают нагрузки, выталкивающие основание из траншеи. Подушка принимает на себя эти усилия и в значительной степени компенсирует их.

Дополнительным условием наличия подушки является возможность попадания в траншею грунтовых или дождевых вод. Слой засыпки способствует аккумулированию стоков на дне траншеи, где влага попадает в дренажные трубы и выводится в специальные колодцы или водоемы.

Необходимо учитывать, что песчаная подушка хотя бы минимальной толщины присутствует в любом случае.

Она выравнивает дно траншеи, позволяя получить горизонтальную и ровную плоскость без использования сложных и трудоемких технологических приемов.

Что выбрать, песок или щебень?

Выбор материала для засыпки обусловлен весом постройки. Чем она тяжелее, тем крупнее фракция засыпки должна быть использована. Песчаный слой имеет более заметную осадку, поэтому его чаще всего применяют для каркасных, деревянных домов, построек из ячеистых бетонов и т.д.

Используется чистый речной крупнозернистый песок, не имеющий посторонних (в особенности — органических) примесей или глинистых включений.

Слой щебня имеет большую упругость и несущую способность. Его проще и легче трамбовать, подушка получается более жесткая и надежная. Засыпку из гравия или щебня используют при строительстве домов большей этажности, из тяжелых и плотных материалов.

В чистом виде щебень не применяется, на практике используется ПГС (песчано-гравийная смесь) в соотношении 60% щебня к 40% песка, хотя в некоторых ситуациях объем песка может быть уменьшен или увеличен.

ВАЖНО!

Перед засыпкой щебня в любом случае делается промежуточный песчаный слой толщиной около 15-20 см. Это делается для выравнивания основания и создания компенсационного слоя, необходимого для приема нагрузок пучения.

Какая толщина должна быть для различных материалов

Толщина слоя засыпки, рекомендуемая при строительстве ленточного фундамента, зависит от внешних факторов. В расчет принимаются параметры постройки (вес, размеры) и свойства грунта (состав, уровень грунтовых вод, величина морозного пучения). Определение параметров подушки производится при , это сложная инженерная задача, доступная только подготовленным и грамотным специалистам.

При использовании песчаной засыпки, наиболее распространенная толщина слоя находится в диапазоне 25-60 см. Верхним пределом толщины слоя принята трехкратная ширина ленты, но до таких значений обычно никогда не доходит.

Материал укладывают послойно, по 20 см и тщательно уплотняют. Для увеличения плотности трамбовки подушку смачивают водой.

Подушка из щебня может состоять из разных видов материала:

  • Известняковый.
  • Гравийный.
  • Гранитный щебень.

Наиболее востребованная фракция — 20-40 мм. Минимальная толщина слоя — 25 см. Укладывается на песчаный подготовительный слой 15-20 см, что необходимо учитывать при траншеи.

Песок увлажняется и тщательно трамбуется, после чего производится укладка щебня с увлажнением и трамбовкой.

Все работы выполняются с максимальной тщательностью.

Плотность слоя подсыпки согласно СНиП должна составлять не менее 1,6 т/м3, что требует использования строительной техники (или, как минимум, усердной работы ручной трамбовкой или катком).

Технология укладки

Рассмотрим порядок действий при создании подушки под ленточный фундамент. Для большей информативности следует обратиться к ленточному фундаменту под массивный двухэтажный коттедж из штучных материалов (кирпича).

Его вес достаточно велик, чтобы использовать гравийную подушку.

Необходимо выполнить следующие этапы работ:

Песчаная засыпка

Это самый нижний слой, обеспечивающий горизонталь и ровную поверхность. Он имеет толщину 15-20 см, засыпается и выравнивается по горизонтали. Производится тщательная трамбовка с поливом водой до появления максимальной плотности.

Распространенным методом контроля качества уплотнения песка является ходьба по поверхности засыпки — если следов не остается, работа выполнена качественно. Некоторые источники предлагают под песчаную засыпку укладывать слой бутового камня.

Рекомендация сомнительная, так как песок заполняет промежутки между крупными обломками и сложнее трамбуется, что впоследствии проявится в виде увеличенной осадки фундамента.

Засыпка щебня

Укладка материала производится послойно, минимальная толщина засыпки составляет 25 см. При укладке материал тщательно выравнивается по горизонтали и трамбуется с увлажнением и использованием строительной виброплиты.

Наличие песка в массе щебня позволяет получить более плотный слой, допускающий качественную трамбовку. Основная задача — постоянный контроль горизонтали поверхности слоя засыпки. Если не проверять состояние и уровень, то можно получить волнистый слой с заметным уклоном, что недопустимо.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Проверка производится строительным или лазерным уровнем с немедленным исправлением обнаруженных перекосов или неровностей.

Выравнивающий слой

После окончания укладки и трамбовки слоя ПГС производится повторная засыпка относительно тонкого (около 5 см) слоя песка. Он выполняет функции выравнивания и «запечатывает» поверхность слоя щебня, образуя плотную и гладкую поверхность для укладки геотекстиля.

Этот материал необходим для исключения утечек воды при подбетонки (если она планируется), либо при . Материал укладывается на уплотненный выравнивающий слой с заходом на стены траншеи, чтобы залитый бетон оказался в ложбине и вода из него не уходила в грунт.

При заливке основной ленты слой геотекстиля служит дополнительной защитой от утечек на случай, если порвет гидроизоляционную пленку.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, как правильно сделать подушку под ленточный фундамент:

Заключение

Создание песчаной подушки под ленту является важным и необходимым этапом . Основной задачей является понимание смысла всех действий и соблюдение технологии строительства, результатом чего станет прочная и надежная опорная поверхность.

Необходимо выбирать качественный материал, экономия на создании элементов фундамента недопустима. Это позволит снизить осадку и создать надежное и стабильное основание.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

подготовка бетонная или песчаная, ширина

Любое капитальное строение возводится на фундаменте. Фундамент выполняет главную функцию обеспечения надежности и прочности всего строения. От того, насколько качественно сделан фундамент вашего дома, будет зависеть длительность эксплуатации самого дома, нормальное открывание и закрывание дверей и окон, соблюдение геометрических размеров крыши и всего строения.

Фундаменты различаются по форме и несущей способности, по применению относительно вида грунта и другим параметрам. Это могут быть сборные и монолитные фундаменты, свайные с ростверком и отдельно стоящие для колонн и прочие. Но для строительства частного дома обычно применяются ленточные фундаменты, которые в полной мере обеспечивают прочность и надежность всего дома.

Что такое подушка под ленточный фундамент?

Важно понимать необходимость устройства песчаной или гравийной подушки под ленточные фундаменты, её роль заключается:

  • в отводе грунтовых вод от основания фундамента, тем самым предохраняя его от вспучивания в зимний период;
  • в равномерной передаче нагрузок от фундамента на нижележащий грунт;
  • в выравнивании основания для последующей заливки фундамента.

Если на участке строительства наблюдаются высокие грунтовые воды, то необходимо перед тем, как устраивать песчаную подушку, проложить на дно траншеи геотекстиль, который предотвратит заиливание песка окружающим грунтом.

При устройстве ленточного фундамента главным параметрами являются:

  • его глубина, которая зависит от уровня промерзания в данном регионе грунта и веса самого здания, т. е. расчетных нагрузок на фундамент,
  • ширина, которая зависит от выбранного материала для стен и их толщины и определяется зимними температурами в данном регионе.

Но при устройстве любого фундамента его ширина должна быть больше толщины стены на  10-15 см или, в крайнем случае,  быть равной ей.

Совокупность всех условий дает возможность выбора вида фундамента – заглубленного или мелкозаглубленного. Но в любом случае первым делом проводится подготовка ленточного фундамента, которая заключается в расчетах, рытье траншеи и устройстве подушки.

Иногда фундамент делают в виде трапеции (когда основание шире верха), что позволяет сократить расход бетона и арматуры при сохранении несущих способностей фундамента.

Материалы для устройства подушки

В качестве материала для подушки ленточного фундамента используются:

  • крупный речной песок,
  • щебень,
  • галька,
  • а также бетон или железобетон.

Устройство подушки для фундамента

Если для устройства подушки используется песок, то он не должен быть пылеватым и мелкой фракции, а также не должен содержать в своем составе глинистых примесей.

Если на участке строительства грунты слабые, то для устройства подушки лучше использовать песчано-щебеночную или песчано-гравийную смесь, где  40% крупного песка и 60% гравия или щебня.

Такие подушки для легких строений (каркасные или деревянные дома) не нуждаются в трамбовании и увлажнении. Для более мощных сооружений послойное увлажнение и трамбование обязательно и для этого вида подушек, несмотря на то, что они дают наименьшую усадку по сравнению с песчаными подушками после их укладки.

Не рекомендуется устраивать подушку для ленточного фундамента из глинистых грунтов под тем предлогом, что глина будет препятствовать проникновению грунтовых вод под основание фундамента. Вода, задерживаясь в слое глины, не доходит до основания фундамента, но тем самым увеличивает пучинистость грунта в зимний период.

Способ устройства подушки под фундамент

Укладка песка на дно траншеи происходит слоями толщиной 10-20см, каждый из которых увлажняется и трамбуется.

Электрическая виброплита для трамбовки

Для трамбования песка:

  • при строительстве фундаментов большой площади используются: катки или площадочные вибраторы,
  • в частном домостроении пользуются самодельными трамбовками в виде обрезка бревна с поперечной ручкой наверху.

Проливать водой песок можно, если грунт под основанием строящегося фундамента позволяет это делать.  Если же грунт слабый, поддающийся размывке водой, лучше укладывать уже влажный песок в траншею для последующего трамбования.

Увлажнять песок до его укладки в траншею полезно еще и тем, что при этом вымываются все глинистые включения в него.

Общая высота песчаной подушки под ленточный фундамент может составлять до 60см, в зависимости от состояния грунтов. По рекомендациям зарубежных строителей, толщина подушки должна быть 20 см, но российские специалисты рекомендуют делать высоту подушки равной трем размерам ширины фундамента. Для сильнопучинистых грунтов толщина подушки может достигать и 80 см.

Ширина подушки ленточного фундамента должна быть больше, чем сам фундамент, как минимум,  на 10-15 см в обе стороны.

Иногда делается бетонная подготовка для монтажа сборного ленточного фундамента.

Такое конструктивное решение обуславливается особенностью грунтов и удобством при сооружении арматурного каркаса:

  • Бетонная поверхность позволяет установить арматурные каркасы или сетки с максимальной жесткостью.
  • По бетонной подготовке легче работать с установкой опалубки и арматурой в зимнее время.

После геодезической разметки осей будущего фундамента устраивается песчаная подушка толщиной 10-15см и шириной на 30-40 см больше чем основание фундамента, после чего  делается бетонная подготовка под ленточный фундамент из бетона низкой  марки, называемым еще «тощим бетоном»  или цементно — песчаного раствора.

Размеры бетонной подготовки выдерживаются для установки двух-трех фундаментных блоков, затем процесс повторяется до окончания монтажа всего сборного фундамента.

При устройстве песчаной подушки или бетонной подготовки необходимо учитывать их высоту, чтобы готовый фундамент не выступал за проектные отметки по горизонтали. Копать траншею или котлован следует, исходя из размеров подушки и высоты самого фундамента.

Устройство бетонного основания под ленточный фундамент позволяет уменьшить величину защитного слоя бетона над арматурным каркасом.

Если при песчаной подушке защитный слой должен составлять не менее 5-7см, то при бетонной подготовке его величина снижается до 3-4 см.

Если в проекте дома запланировано подвальное помещение, то песчаная подушка под ленточный фундамент распространяется на всю площадь подвала, так как особенности грунта будут действовать одинаково и на фундамент, и на пол подвала, который всегда выполняется из бетона.

Нужно помнить, что чем большую толщину имеет подушка под фундамент и пол подвала, тем меньше проблем создастся с пучинистыми грунтами. И фундамент, и пол будут надежно защищены величиной слоя песка или гравия.

Ленточный фундамент на песчаной подушке требует обязательно гидроизоляции, для защиты от грунтовых вод. Гидроизоляция проводится путем наклейки рулонных материалов на битумной основе или горячим битумом в один-два слоя. Кроме этого, верх ленточного фундамента также подвергается гидроизоляции, чтобы влага, присутствующая в бетоне не передавалась материалу стен.

Если ленточный фундамент делается для дальнейшего строительства каркасного дома, необходимо  при заливке бетона в тело фундамента вставлять закладные детали, к которым крепятся детали каркаса дома.

Подушка мелкозаглубленного ленточного фундамента дома

Песчаная подушка играет несколько важных ролей в конструкции мелкозаглубленного ленточного фундамента: она отводит воду из-под основания фундамента, и тем самым снижает действие сил морозного пучения.  Песчаная подушка равномерно передает нагрузку от фундамента на подлежащий грунт, увеличивает расчетное сопротивление основания и служит для его выравнивания.  Очень важно предусмотреть укладку геотекстиля перед засыпкой песка или песчано-гравийной смеси. Геотекстиль предохранит материал подушки от заиливания окружающим пучинистым грунтом при высоком уровне грунтовых вод.
При наличии подвальных помещений следует предусмотреть связь бетонной подушки и тела мелкозаглубленного ленточного фундамента вертикальным армированием или устройством профилированного соединения «шип-паз» (для бетонных блоков)  между телом ленты фундамента и бетонной подушкой.
Верхняя поверхность ленточного фундамента также должна быть гидроизолирована. При устройстве сборного мелкозаглубленного ленточного фундамента на сильнопучинстых и чрезмернопучинистых почвах  поверх фундаментных блоков должно быть выполнено усиление конструкции армированным или железобетонным поясом.

При постройке каркасной стены, в мелкозаглубленный ленточный фундамент при бетонировании должны быть замоноличены анкера (шпильки с резьбой) для связи фундамента и каркасных конструкций стен. Также наличие анкеров с резьбой для крепления вертикальной арматуры, связывающей фундамент с межэтажным армпоясом,  может требоваться по некоторым технологиям постройки стен из ячеистых бетонов. Предварительно согнутые выпуски арматуры из тела фундамент необходимы для связи фундамента с монолитным перекрытием и монолитными стенами (если они планируются). Стена здания по британским нормам должна быть центрирована по центру фундаментной ленты [BR 2010 A1/2.2E2-a], что особенно актуально при центрировании плит перекрытий и мауэрлата стропильной системы. Отечественные нормативы допускают эксцентрическое положение стен.

Мелкозаглубленный ленточный монолитный фундамент на песчаной подушке. (Вариант «А» на схеме выше). Самый простой  и распространенный вариант ленточного монолитного фундамента на песчаной подушке. Поверх песчаной подушки укладывается слой гидроизоляции (толстая полиэтиленовая пленка или битумно-полимерный рулонный материал) и в опалубке, после выполнения армирования, отливается сама лента фундамента.  Хотя мы подробно будем говорить об особенностях армирования мелкозаглубленного ленточного фундамента ниже, обратите внимание на толщину защитного слоя бетона ленты со стороны песчаной подушки. Требования отечественных норм [пункт 12.8.5 СП 50-101-2004] и американских норм Института цемента ACI 318 почти единодушны – толщина защитного слоя бетона со стороны песчаной подушки должна быть 70 мм (76 мм по ACI 318).   При использовании   бетонной подготовки  (или на скальном грунте) – толщина бетонного защитного слоя снижается в отечественных нормах [СП 52-101-2003] до 35-40 мм, а в американских [ACI 318] до 25мм.

Дальнейшие работы на мелкозаглубленном ленточном фундаменте начинаются после того, как бетон наберет 50% от марочной  прочности. При средней температуре воздуха +20 °С  такая марочная прочность бетона на портландцементе достигается на 3-4 сутки. (70% — в течение 6-10 суток и 100%  в течение 28 суток). Несмотря на бытующие в среде народных строителей предубеждения о необходимости выжидать 28 суток, при наборе 50% марочной прочности бетоном на нем можно начинать производить работы (в том числе и постепенно нагружать кладкой стен). Гарантированно безопасная отметка начала работ – набор бетоном 70% расчетной прочности.   Отметим, что при среднесуточной (а не дневной) температуре +10 °С срок набора 50% прочности бетоном растягивается до 5-6 суток. Подробнее мы рассмотрим особенности бетонирования мелкозаглубленных ленточных фундаментов ниже.

После того как бетон наберет марочную прочность как минимум 50%, ленту фундамента можно покрывать постоянной наружной вертикальной и горизонтальной битумно-полимерной гидроизоляцией. Вертикальную гидроизоляцию наружных стен следует во всех случаях поднимать выше на 0,5 м наибольшего прогнозируемого уровня подземных вод. Более подробно о нормативных безопасных сроках снятия опалубки написано разделе «Опалубка» . После проведения работ по гидроизоляции, фундамент утепляется со стороны улицы экструдированным пенополистиролом и вокруг фундамента устраивается кольцевой дренаж.  Продольные уклоны дренажей должны обеспечить скорость воды в трубах, при которой не происходит их заиливание. Для глинистых грунтов рекомендуется принимать уклон не менее 0,002, а для песков — не менее 0,003.  Для обеспечения фильтрационной способности трубчатых дренажей, а также дренажных галерей предусматривают обсыпку из дренирующих материалов (щебня, гравия, песка или их смесей) толщиной не менее 30 см, изолированной от грунтов геотекстилем.

А как устроить песчаную подушку на торфяном грунте? Надо выполнить постоянную пригрузку торфа песчаной подушкой.

песок или щебень? Устройство своими руками

Из бетонных фундаментов домов наиболее распространены ленточные, которые очерчивающие периметр дома непрерывным поясом, лентой. Ее основа — подушка под ленточный фундамент выполняется подсыпкой самостоятельного слоя прочного грунта. Зачем нужна такая подсыпка, какие материалы используют для ее устройства? Можно ли без нее обойтись? Ответ на эти вопросы вы сможете узнать, прочитав статью.

Назначение конструктива

Подушка или подготовка выполняет следующие функции:

  • Равномерно распределяет давление подошвы фундамента на грунт. Пятка фундамента если ее уложить прямо на грунт будет опираться не всей плоскостью. Дно траншеи (котлована) имеет неровности, поэтому при укладке фундамент сначала обопрется на выступающие части. По мере увеличения нагрузки он станет сминать грунт. Этот процесс продолжится, пока выступы не сравняются. Осадка может быть мизерной, но она все же будет. Причем перекос основания на миллиметр, способен обернутся десятками сантиметров в верней части дома. Материал подушки, песок или щебень, имеет относительно мелкую фракцию. Он заполняет все неровности, обеспечивая фундаменту сплошную площадь опирания. Даже если за счет естественного уплотнения грунта осадка и произойдет, то будет равномерной. Кроме того, за счет явления именуемого «призмой давления», нагрузка через подушку передается не строго вертикально, а под расширяющимся углом. Что дает тем большую опорную поверхность, чем больше толщина слоя подсыпки под фундаменты.
  • Служит выравнивающим слоем. Даже копка лопатой, не говоря уже об экскаваторах, дает отклонения от горизонтали, дает те самые неровности, о которых мы говорили в предыдущем пункте. С помощью подушки основание под фундаменты можно вывести, как говорят строители: «в ноль».
  • Обеспечивает точную подгонку высотной отметки фундамента. Низ фундаментной плиты должен располагаться относительно других объектов на высоте строго (до миллиметра) определенной проектом. Копая котлован экскаватором (да и вручную) точно на эту отметку выйти крайне сложно. Поэтому строители выбирают грунт немного ниже, чем требует уровень посадки фундамента. Этот запас и компенсирует подушка.
  • Укрепляет верхний слой грунтового основания. Разрабатывая грунт, мы неизбежно нарушаем его целостную структуру. Кроме того, сам процесс происходит не мгновенно. Поэтому грунт дна котлована подвергается влиянию влаги, ветра и пр. на протяжении как минимум часов.
  • Поскольку бетон воду не пропускает, в слоях прилегающих к телу фундамента может скапливаться влага. В подобных случаях подушка работает дренажом, позволяя воде проходить свободно. Это свойство особенно важно у фундамента для заборов, которые часто препятствуют движению талых и дождевых почвенных вод.

Материал подушек

Слой отсыпки делают песком или щебнем. Устраивают так же смешанные песчано-щебеночные и песчано-гравийные подушки. На пучинистых грунтах, в других случаях, где требуется высокая прочность, устраивают бетонные подушки. Для их изготовления применяют «тощий» бетон, марки 100. Его готовят на щебне фракции до 10 мм, воды добавляют совсем немного. Укладывают не заливкой в опалубку, а засыпая на дно котлована. После чего уплотняют прокаткой.

Такой конструктив прочнее подушки устроенной только из песка и щебня, однако, не обладает свойством дренирования. Поэтому он предпочтительнее для устройства фундаментов на глине или плотном суглинке. Там где грунты не образуют водоносный слой.

Не допускается применение при устройстве подушек материалов засоренных естественным грунтом (суглинком, черноземом), органическими остаткам. С содержанием пылевидных частиц больше 10%.

Более подробно характеристики материалов подушки регламентирует ГОСТ 25100-95.

Изготавливаем подушку под фундамент

Процесс устройства подушки своими руками для удобства изложим в виде пошаговой инструкции:

  1. Сначала делаем расчет толщины подушки. Для этого сравниваем глубину котлована с проектом, используя нивелир. В идеале определим высотные отметки по всей ширине основания будущей подушки через каждые 2-3 метра и составим исполнительную схему.
  2. В зависимости от необходимой высоты отсыпки будем использовать только подсыпку песчаную или из щебня.
  3. Если проект предусматривается уплотнение дна котлована, поступаем следующим образом: отсыпаем слой щебня или гравия. Его толщина не должна превышать 1,5-2 размера самых крупных частей. Затем ручной или механической трамбовкой вбиваем частицы щебня в поверхность грунта.
  4. СНиП допускает толщину слоя подушки из песка без специального уплотнения не более 100 мм. Если необходима подсыпка большего массива, его уплотняют, проливая водой или послойной трамбовкой.
  5. Для подушек значительной толщины используем щебень. Укладываем его слоями, толщиной не более 25 см при ручном и не более 40 см при механическом уплотнении. Окончательное выравнивание производим тонким слоем песка. При укладке двигаемся от крупной фракции к мелкой. Для толстого слоя может потребоваться даже отсыпка крупным бутом. Промежутки между его камнями заполняем мелкой фракцией, или как еще говорят — расклиниваем.
  6. Завершаем работы проверкой отметки с помощью нивелира. Строительные нормы требуют при этом вычерчивания исполнительной схемы и составления акта на скрытые работы. В акте указываем, какими чертежами мы руководствовались, и какие материалы были использованы.

Видео: Песчаная засыпка под фундамент

Какая и где подушка необходима

Точный ответ о необходимости и технологии устройства подушки может дать только проект. Но существуют некоторые общие моменты:

  • Подушки устраивают под фундаментами из сборного железобетона.
  • При изготовлении монолитных фундаментов обычно ограничиваются уплотнением грунта щебнем и устройством гидроизоляции.

Главное же качество, которое требуется от образующего подушку материала — несжимаемость. Частицы ее, будучи утрамбованы, не должны сдвигаться относительно друг друга даже на доли миллиметра. Только в этом случае подсыпка даст необходимый эффект.

Подушка под ленточный фундамент, её ширина, толщина, как сделать, фото и видео

За долговечность и прочность здания отвечает его фундамент. Однако целостность основы дома полностью зависит от того, на каком грунте оно размещено. Даже если под зданием располагаются устойчивые грунты из крупнозернистого песка, а тем более, если под зданием находятся суглинки или супесь, опытными строителями организовывается подушка под ленточный фундамент. Закладывать подобную прослойку специалисты рекомендуют под любой ленточный фундамент, независимо от глубины его пролегания и масштабов.

Что такое подушка под фундамент и ее основные функции?

Подушка под фундамент – это своеобразная прослойка из песка, песчано-гравийной смеси или щебня, которой заменяется определенный объем природного грунта, по каким-либо характеристикам не подходящий для проведения дальнейшего строительства.

Основные функции, которые призвана выполнять подушка ленточного фундамента:

  • выравнивающая. Разнообразные сыпучие строительные материалы засыпаются на дно траншеи под фундамент с целью выравнивания его неровностей, что повышает качество закладки основания под здание;
  • отводящая. Подушка, независимо от ее конструкционного материала, способна своевременно отводить грунтовые или дождевые воды от основы дома, тем самым препятствуя вспучиванию почвы, а следовательно благотворно влияя на устойчивость строения;
  • распределяющая. Подушка способствует более равномерному распределению нагрузок между фундаментом дома и нижележащими грунтами.

Подушка для ленточного фундамента делается из песка, песчано-гравийной смеси, щебня или определенных марок бетона. Какой именно материал использовать зависит от финансовых возможностей владельца будущего сооружения, характеристик грунта под зданием и уровня пролегания грунтовых вод.

Совет!!! Некоторыми нерадивыми строителями в качестве конструкционного материала для подушки используется глина. Подобное положение вещей ими объясняется следующим образом: глина будет предохранять фундамент от просачивания к нему грунтовых вод, благодаря своей плотной структуре и физическим характеристикам. Отчасти подобные суждения правильны, но проблема содержится в другом. Влага будет накапливаться в толще глиняного слоя, тем самым повышая пучинистость почвы, лежащей ниже. Как результат – страдает устойчивость основания строения, а следовательно и здания в целом. Для отвода близко пролегающих грунтовых вод и предотвращения капиллярного просачивания влаги через песок к фундаменту сооружают дренажи либо укладывают геотекстиль.

Особенности технологии организации подушки под фундамент

Основными критериями, которыми руководствуются при выборе конструкционного материала для создания подушки под фундамент, является несущая способность грунта, ширина самого фундамента и вес будущего здания. Так, песчаная подушка является самым распространенным вариантом прослойки под основу дома на устойчивых грунтах с низким уровнем пролегания подземных вод. Песчаная подушка под ленточный фундамент при закладке в траншею подлежит послойной трамбовке. Это предотвратит ее дальнейшее осыпание и проседание. Согласно ВСН 29-85, использоваться песок можно только крупно- или среднефракционный, материал мелкой фракции не годится для пушки под фундамент, так как быстро заиливается. Итак, песок засыпается слоями по 20 см и уплотняется площадочным вибратором до плотности 1,6 т на м куб. Специалисты указывают на то, что подручными средствами подобной плотности не добиться, а потому на покупке или аренде спецтехники не стоит экономить.

Песчаная подушка под ленточный фундамент, видео организации которой от профессионалов строительного дела существенно поможет новичкам в данном вопросе, иногда укладывается из мокрого песка. При этом конструкционный материал увлажняется непосредственно в траншее под фундамент и последовательно утрамбовывается. Относительно данной методики у специалистов сложилось свое мнение и по их словам она приносит больше вреда, чем пользы, так как грунтовое основание, увлажняясь вместе с песком, размывается.

Кроме хорошо запрессованной песчаной прослойки, возможно использование либо песчано-гравийного, либо песчано-щебеночного материала, либо укладывается бетонная подушка для ленточного фундамента. Смесь песка и щебня или гравия должна иметь следующий количественный состав: 40% крупнофракционного песка и 60% либо щебня с фракцией 20-40, либо гравия тех же размеров. Такая подложка не подлежит трамбовки. Она без усадки выносит вес одноэтажного кирпичного дома, каркасного или деревянного строения. Если предполагается капитальное строительство, то бесполезно увеличивать параметры подушки ленточного фундамента. Размеры в данном случае не играют роли, изменяется ее конструкционный материал, то есть в качестве подложки используется бетон.

Размеры подсыпки под основание здания определяются следующим образом:

  • независимо от того, из чего состоит подсыпка под основу здания, толщина подушки под ленточный фундамент должна быть в три раза больше, чем площадь нижней части основания под сооружение;
  • ширина подушки ленточного фундамента в различной методической литературе просчитывается по-разному, но в большинстве случаем данный показатель зависит от устойчивости грунта. Она определяется после геодезической разведки местности. Так, на песчаных землях толщина подушки самая минимальная до 50 см-60 см. Подсыпка должна уходить вглубь как минимум на 80 см, если под домом суглинки или супесь.

Нужно помнить о том, если под домом предполагается подвальное помещение, но подушка под ним должна быть одного размера с подсыпкой непосредственно под фундаментом.

Процесс организации песчаной подушки под ленточным фундаментом

Ленточный фундамент на бетонной подушке или на песчано-гравийной смеси пользуется не такой популярностью, как песчаный аналог, а потому подробнее рассмотрим процесс организации подсыпки на основе именно песочного материала.

Специалисты выделяют следующие стадии процесса:

  • расчетный этап. Проведение соответствующих расчетов касательно размеров подушки на основе геологических и геодезических исследований. Составление проектной документации;
  • подготовительные работы. На данном этапе проводится расчистка участка и рытье, обустройство траншеи под подушку и фундамент. Идеально обустроенная траншея должна иметь выверенные по плану диагонали. Песчаная подушка должна заканчиваться на нулевом уровне фундамента;
  • организация опалубки траншеи. Она выполняется из деревянных досок. Ее верхняя грань должна заканчиваться на нулевом уровне фундамента. Таким образом можно не беспокоиться о правильности размеров будущей подушки. Ширина стены опалубки должна равняться толщине подсыпки под фундамент;
  • укладка гидроизоляции. Это может быть жидкий битум или специальная водонепроницаемая пленка. Данный слой предотвратит капиллярному проникновению влаги в толщу подушки, тем самым сохранит ее технические характеристики;
  • непосредственная укладка и трамбовка песчаной подушки. Она выполняется из увлажненного песка слоями до 10-20 см. Трамбовка проводится глубинным вибратором.
  • на завещающей стадии опалубка снимается, укладывается поверх подушки дополнительный слой гидроизоляции и делается фундамент.

Вывод

Итак, подушка под ленточный фундамент призвана равномерно распределять нагрузки от дома на грунт, выровнять основу под фундамент и препятствовать проникновению влаги к основанию дома. Среди всех используемых материалов (песка, черня, гравия, бетона) для организации подушки под фундамент популярностью пользуется песчаная подсыпка. Она недорогая и уже многие годы на практике доказывает свою эффективность.

Видео про необходимость песчаной подушки:

типов фундаментов — Geo Tech

Фундамент — это конструктивная часть здания, на которой стоит здание. Его работа состоит в том, чтобы передавать и распределять свою нагрузку и приложенные нагрузки к почве, чтобы нагрузка не превышала несущую способность «фундаментной основы». Фундамент — это прочный грунт, на который опирается фундамент.

Существуют различные типы фундаментов, использование которых зависит от нагрузок от конструкции, а также от состояния почвы.Перед началом любого строительного проекта всегда рекомендуется проверять пригодность каждого типа фундамента.

Ниже представлены различные типы фундаментов:

Фундаменты обычно мелкие или глубокие. Фундаменты мелкого заложения строятся путем выкопки земли до основания основания с последующим устройством основания. Фундаменты мелкого заложения, в свою очередь, делятся на ленточные, индивидуальные и плотные.

Ленточные опоры часто используются в несущих каменных конструкциях, и они действуют как длинная полоса, выдерживающая вес всей стены.Ленточные опоры идеальны там, где строительные нагрузки воспринимаются целыми стенами, а не изолированными колоннами.

Индивидуальные опоры являются наиболее распространенными, и их часто используют, если нагрузку на здание несут колонны. Как правило, каждая колонна имеет собственную опору. Фундамент обычно представляет собой бетонную площадку прямоугольной или квадратной формы, на которой возводится колонна.

Плот или мат Фундаменты рекомендуются, если будут построены и подвалы. В этом случае весь цокольный этаж будет служить фундаментом, и вес здания будет равномерно распределен по всей площади здания.Этот тип фундамента известен как плот, потому что он делает здание похожим на судно, которое «плывет» по морю почвы.

Фундаменты

на плотах или матах настоятельно рекомендуются в тех случаях, когда почва слабая, поэтому инженеру-строителю следует позаботиться о том, чтобы нагрузка здания распределялась по большой площади. Фундаменты на плотах или матах также могут быть идеальными, если колонны расположены близко друг к другу, так что при использовании отдельных опор опоры будут касаться друг друга.

Глубокие фундаменты

Глубокие фундаменты, в отличие от неглубоких, находятся очень глубоко под подготовленной поверхностью грунта, поэтому их несущую способность основания трудно повлиять на состояние поверхности.В основном они проходят на глубину трех метров от готового уровня земли. Глубокие фундаменты идеальны, если у поверхности есть неподходящие грунты, таким образом, возникает необходимость перенести нагрузку здания на более глубокие, более устойчивые пласты на определенной глубине.

Фундаменты глубокого заложения обычно делятся на две группы: свайные фундаменты и буровые шахты. Инженеры-конструкторы часто используют свайные фундаменты для передачи тяжелых нагрузок конструкций на более устойчивые и твердые слои грунта ниже уровня земли через колонны.Этот тип фундамента также обеспечивает защиту от подъема конструкции здания в случае боковых нагрузок, таких как сила ветра и землетрясение.

Просверленные валы действуют аналогично свайным фундаментам, но представляют собой залитые на месте фундаменты большой емкости. Просверленный фундамент вала выдерживает нагрузки за счет сопротивления пальцев ног или вала, а иногда и комбинации этих двух факторов.

Просверленные валы часто изготавливаются с использованием шнека.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посмотрите видео ниже.

У

Hurwitz Law Group есть адвокаты из Лос-Анджелеса, которые вам нужны, когда вы обращаетесь в суд. Не позволяйте ошибке разрушить вашу жизнь, обратитесь за помощью к этим фантастическим адвокатам и верните свою жизнь в нужное русло.

Фундамент бревенчатой ​​хижины: выбор лучшего основания для коттеджа

Выбор фундамента для бревенчатой ​​хижины — важное решение.

Фундамент бревенчатой ​​хижины — это не то же самое, что фундамент простого сарая.

Фундаменты используются для безопасной передачи веса и нагрузки вашей кабины по земле. Следовательно, у вашего бревенчатого дома должно быть прочное и прочное основание, на котором можно строить.

Фундамент используется для прочности и устойчивости; хороший фундамент защитит вашу каюту от:

  • Проседание — когда грунт со временем удаляется от вашей кабины и удаляет окружающий фундамент. Проседание происходит в течение длительного времени, но его легко заметить в самых тяжелых формах, так как обычно кабина будет наклонной.
  • Поселок — когда вес и нагрузка кабины заставляют почву отодвигаться, заставляя кабину проваливаться в землю. Расчет обычно происходит в начале жизни хижины.

Продолжайте читать, чтобы узнать о различных типах фундаментов, о том, когда их использовать и как построить их для вашего нового бревенчатого дома.

Полезное руководство по выбору типа фундамента

Просто потому, что фундамент вашей хижины не будет виден после ее постройки — это не значит, что это не важно!

На фундамент, который вы решите построить для своей каюты, будут влиять:

  • Тип породы и почвы на вашем участке (камень, мел, гравий, песок, глина или торф)
  • Размер вашей бревенчатой ​​хижины
  • Водные столбы
  • Изолинии каменно-гравийные
  • Конструкция дренажа
  • Земля участка (топография)
  • Строительный бюджет

Помните, что на этапе проектирования строительства не следует чрезмерно проектировать фундамент.

Большинство советов по фундаменту относится к домам из кирпича и раствора, которые требуют гораздо более прочного фундамента, чем бревенчатый домик или здание с деревянным каркасом.

Это приводит к ненужным затратам на проект строительства кабины и потраченным впустую материалам.

В результате у столба есть фундаменты мелкого заложения: ленточный, подушечный и плотный.

Более сложные фундаменты, такие как глубокие фундаменты: столбы, усиленные широкие полосы и сваи, как правило, не требуются для традиционных бревенчатых домов.

Плотный фундамент (бетонное основание)


Плотный фундамент — это очень простой метод фундамента, при котором бетонный плот укладывается под всю вашу бревенчатую хижину.

Плотный фундамент используется для распределения всего основания груза кабины по всей площади пола площадки.

Плотный фундамент дешевле и быстрее, чем ленточный, так как требует меньше сырья и земляных работ.

Фундаменты для плотов обычно закладываются на твердый материал, например камень или битый кирпич, который не впитывает воду, чтобы защитить вашу каюту от движений в земле.

Когда следует использовать эту технику?

  • Как правило, фундамент плота закладывают на мягком грунте (например, мягкой глине), чтобы помочь распределить нагрузку в вашей каюте. — это потому, что мягкие грунты имеют меньшую несущую способность.
  • Фундаменты на плотах подходят для плохих грунтовых условий, когда традиционные фундаменты (например, ленточный фундамент) не могут должным образом переносить нагрузку на кабину.

Top-Tip
Рассчитайте объем бетона, необходимый для фундамента плота, вычислив:

(длина x ширина x глубина «Толщина блока») * 1.3

Пример для кабины 900FT 2 :

(9,15 x 9,15 x 0,1 м) * 1,3 = 8,36 м 3 * 1,3 = 10,89 м 3

Как построить плотный фундамент из бетонного основания

  1. Для начала отметьте все четыре края периметра кабины колышками. При разметке добавьте 6 дюймов к внешнему периметру каюты:

    , например. Для кабины 30 футов x 30 футов требуется фундамент размером 31 фут x 31 фут.

    После того, как вы отметили все четыре края, вы можете использовать теорему Пифагора, чтобы убедиться, что фундамент хижины квадратный.В качестве альтернативы, более простой способ — измерить обе диагонали вашего фундамента, и если они оба имеют одинаковый размер, ваш фундамент квадратный.

  2. Выкопайте всю землю внутри колышков на глубину от 80 до 100 мм. Заполните эту область слоем твердого материала, а затем используйте пластинчатый уплотнитель, чтобы убедиться, что он компактный: Необязательно — Используйте стальные распорки (известные как «арматура») для дальнейшего армирования. Обычно это используется в ленточных фундаментах или для больших кабин.Если вас это интересует, посмотрите, сколько стоит построить бревенчатую хижину под заголовком фундамента участка.
  3. По внешнему периметру фундамента необходимо уложить деревянную опалубку, которая будет действовать как ставня, удерживающая бетон.
  4. Смешайте и залейте бетон, используя указанную ниже прочность смеси. При замешивании бетона старайтесь не добавлять сразу слишком много воды и не разбавлять смесь.

    Прочность смеси Строительные стандарты
    5328 (BS-5328) рекомендуют прочность C30: 1 часть цемента, 2 части песка и 3 части твердого материала.

    Практическое правило: 1 человек может перемешивать 1 м 3 в день

    Смешивание и погрузка бетона на колесах может стать очень сложной задачей. Мой совет: что-нибудь больше 2 м 3 в день, и вам следует покупать готовый бетон.

  5. Выровняйте бетон с помощью длинного прямого бруска, опираясь каждым концом на опалубку, чтобы получить ровную поверхность.

Наконечник для более прочного основания

Для прочного основания вместо опалубки и дерева для опалубки бетонного основания можно использовать блочную кладку.Это обычная уловка, используемая для более тяжелых кабин, чтобы придать основанию большую жесткость.

Ленточный фундамент Основание


Ленточный фундамент — это наиболее распространенный метод фундамента, используемый для строительства традиционных домов из кирпича и раствора.

Ленточный фундамент — это сплошная «полоса» бетона под несущей древесиной вашей кабины. Эта полоса затем действует как уровень, на который вы можете положить свои бревна.

Ленточный фундамент можно использовать, если на участке для вашей хижины имеется прочный грунт и нет признаков стоячей воды или заболачивания.Дно ленточного фундамента должно опираться на плотное грунтовое основание.

Ленточный фундамент — вторая по цене форма фундамента, которую можно использовать для своей кабины.

Когда следует использовать эту технику?

  • Ленточный фундамент следует использовать, если у вас есть глина на стройплощадке.
  • Ленточный фундамент следует использовать только для срубов, построенных на сухих участках, без стоячей воды.
  • Ленточный фундамент представляет собой неглубокую форму фундамента, поэтому на самом деле его следует использовать только для поддержки одноэтажных домиков — если только вы не решили сделать глубокий ленточный фундамент (аналогичный тому, который вы использовали бы для дома из кирпича и раствора).

Верхний наконечник

Отправной точкой для любого основания или фундамента является ровная и сухая площадка.

  • Если ваш участок неровный, вам понадобится больше опалубки и бетона, чтобы получить законченный уровень, который будет стоить больше денег.
  • Если ваш участок не высохнет, бетон не застынет должным образом.

Как построить плотный фундамент из бетонного основания

  1. Для начала, используя план этажа для бревенчатой ​​хижины, определите всю несущую древесину.Затем, используя колышки и веревку, отметьте, где эти бревна будут проходить параллельно земле.
  2. После того, как вы разметили ленточный фундамент, выкопайте всю землю внутри колышков на глубину 600 мм при ширине 300 мм. Ширина 300 мм гарантирует, что 12-дюймовые бревна будут хорошо сидеть на фундаменте.

    Верхний наконечник
    Убедитесь, что края траншеи выровнены по горизонтали и вертикали.

  3. [Необязательно] Уложите бетонные распорки и арматуру на дно траншеи — стальную арматурную сетку, которая обеспечивает дополнительную прочность фундамента.
  4. Выполняя те же действия с плотным фундаментом, перемешайте и залейте бетон на глубину 150 мм.

    Следите за погодой: если будет слишком жарко (95 по Фаренгейту или выше), бетон схватится слишком быстро и станет слабее. Если он слишком холодный (35 по Фаренгейту или ниже), вода в бетонной смеси может замерзнуть и потрескаться, что приведет к неправильному отверждению смеси.

  5. После застывания бетона, используя инженерные блоки, постройте стену до готового уровня земли.

Варианты ленточного фундамента

Фундамент под засыпку траншеи — это обычная адаптация ленточного фундамента. Фундамент с засыпкой траншеи глубже ленточного, но и тоньше.

Затем траншея заполняется бетоном, а не частично бетонным и частично инженерным кирпичом.

Обычно насыпь траншеи используется для глинистых грунтов, где требуется глубокая траншея.

Падовый фундамент (известный как бетонные опоры)

На опорный фундамент из кабины переносится одноточечная нагрузка.Обычно четыре угла вашей хижины будут опираться на бетонный фундамент, поэтому каждая из четырех бетонных подушек будет находиться под углом вашей бревенчатой ​​хижины.

Фундаменты с подушками обычно имеют квадратную форму и сделаны из бетона, армированного арматурой («стальные элементы»).

Затем подушка переносит нагрузку из вашего дома из бревенчатой ​​хижины на окружающую землю.

Размер фундамента можно увеличить, чтобы распределить нагрузку в каюте на более широкое пространство (подумайте о фундаменте на плоту выше).

Верхняя опора
Подушечки фундаментов иногда называют «каменными фундаментами» или «бетонными опорами».

Подушечный фундамент — это самая дешевая форма фундамента, которую вы можете использовать для своей бревенчатой ​​хижины.

Когда следует использовать эту технику?

  • Подушечный фундамент следует использовать, если у вас есть прочное грунтовое основание для участка под хижину.

Поскольку процесс строительства блочного фундамента очень похож на строительство плота, стоит ознакомиться с процессом строительства плотового фундамента.Различия заключаются не в том, чтобы раскапывать и бетонировать всю базу, вы ограничиваетесь более мелкими бетонными блоками.

Лучший совет, который следует запомнить:

  • Фундамент используется для прочности и устойчивости; хороший фундамент защитит вашу каюту от проседания и осадки
  • На этапе проектирования строительства не допускайте чрезмерного проектирования фундамента
  • Если вы новичок в строительстве, прочтите Руководство по строительству — Рой Чадли, чтобы убедиться, что вы правильно рассчитали вес древесины вашей хижины, нагрузки и необходимый фундамент.

Надеюсь, вы нашли этот пост о фундаменте кабины информативным и полезным.Теперь вы сможете выбрать правильный фундамент для своего дома из бревенчатой ​​хижины!

Обязательно ознакомьтесь с приведенными выше лучшими советами и кратким изложением советов, чтобы избежать простых ошибок, и, если возможно, проконсультируйтесь с инженером-строителем, чтобы проверить ваш выбор фундамента.

Вы использовали один из перечисленных выше типов фундамента или что-то другое для своей каюты? Сообщите нам об этом ниже.

Фундаментные системы для высотных сооружений

Фундаменты с насыпью — это компоненты фундамента, которые передают свои нагрузки на грунт только за счет нормальных напряжений и касательных напряжений.Фундаменты с насыпью — это одинарные, ленточные или плотные фундаменты. Требование к разложенным фундаментам — это несущая способность подпочвы под основанием фундамента. Если недра имеет недостаточную несущую способность, требуется улучшение грунтовых или альтернативных систем фундамента.

В основном, глубина уровня фундамента указывается для обеспечения незамерзания фундамента. В Германии это минимум 80 см от поверхности. Информация о различной региональной глубине промерзания содержится в [1–3].

При подготовке уровня фундамента необходимо избегать следующих инцидентов:

  • Выщелачивание
  • Уменьшение насыпной плотности за счет заносной воды
  • Мацерация
  • Циклическое замораживание и размораживание

Перед установкой слепящего бетона уровень фундамента должен быть проверен геотехником.

3,1 Фундамент однополосный и ленточный

Для выемки одиночных нагрузок, таких как колонны, используются одиночные фундаменты.Ленточные фундаменты используются для линейных нагрузок. Оба типа раздвижных фундаментов могут быть спроектированы с армированием или без него, при этом следует отдавать предпочтение армированным фундаментам из-за их большей прочности. На Рисунке 3.1 показаны два типа фундаментов.

Как правило, достаточно проектирования одинарных и ленточных фундаментов по контактному давлению. В большинстве случаев контактное давление можно определить методом трапеции напряжений. Деформации грунта и здания, а также взаимодействие грунта и конструкции не учитываются.

Рисунок 3.1 Одинарный и ленточный фундамент.

3,2 Плотные фундаменты

Фундаменты на плотах используются, когда сетка нагрузок плотная и деформации основания и конструкции должны быть гомогенизированы. Плотные фундаменты можно использовать как часть так называемого белого желоба или в сочетании с дополнительной системой уплотнения (например, битумными слоями) для предотвращения притока грунтовых вод [4–7].

Толщина железобетонной плиты зависит от изгибающего момента, а также от продавливания (сосредоточенных нагрузок).Увеличивая толщину плиты или укладывая бетонные полы, можно избежать сдвиговой арматуры. Чтобы предотвратить проникновение грунтовых вод или отразить погодные условия, ширина трещин в бетоне должна быть ограничена. В любом случае монтаж строительных швов, компенсационных швов и осадочных швов должен быть точно спланирован и контролироваться на этапе строительства.

3,3 Геотехнический анализ
3.3.1 Основы

Две разные теоретические модели используются для геотехнического анализа SLS и ULS.Для анализа предельного состояния устойчивости (SLS) рассматривается линейно-упругое поведение материала грунта. Напротив, для расчета предельного состояния по пределу прочности (ULS) рассматривается поведение жестко-пластичного материала грунта. Эта проблема с фондами распространения поясняется на Рисунке 3.2.

В соответствии с техническими стандартами и регламентами необходимо проанализировать следующие инциденты [8–11]:

  • Общая устойчивость
  • Раздвижные

    Рисунок 3.2 Кривая нагрузки-расчета для насыпного фундамента.

  • Базовый отказ
  • Коллективное разрушение грунта и конструкции
  • Вырубка, прессование
  • Разрушение конструкции в результате движения фундамента
  • Крупные населенные пункты
  • Большое поднятие из-за морозов
  • Недопустимые колебания

Если основания насыпи расположены в районе насыпей, необходим анализ провала откоса. Необходимо учитывать все возможные механизмы разрушения (круги скольжения, сложные механизмы разрушения) [12–14].

В простых случаях и при определенных условиях геотехнический анализ насыпного фундамента может быть выполнен на основе стандартных табличных значений. Стандартные табличные значения учитывают анализ защиты от отказов и вредных осаждений [10].

3.3.2 Распределение контактного давления

Знание распределения контактного давления является основой для анализа разложенного фундамента. Доступны следующие процедуры расчета [15,16].

  • Распределение контактного давления под жестким фундаментом по Буссинеску [17]
  • Метод трапеции напряжения
  • Метод определения модуля реакции грунтового основания
  • Метод модуля жесткости
  • Численные методы, например, метод конечных элементов

Распределение контактного давления под жестким фундаментом согласно Буссинеску (a) теоретически предлагает бесконечно большие напряжения на краю фундамента, которые не могут возникнуть из-за процессов переноса в подпочве под фундамент.Этот способ применим только в простых случаях.

Самой простой процедурой является метод трапеции напряжений (b), поскольку предполагается только линейное распределение напряжений. Распределение контактного давления как следствие метода трапеции напряжений является полезным подходом при использовании небольших фундаментов и небольших глубин фундаментов.

Метод модуля реакции земляного полотна (c) и метод модуля жесткости (d) подходят, если глубина фундамента большая. Может использоваться для одинарных, ленточных и плотных фундаментов.Используя метод модуля реакции земляного полотна, грунт рассматривается как система независимых пружин. Равномерная нагрузка приводит к равномерной осадке без отстойника. Используя метод модуля жесткости, грунт рассматривается как упругое полупространство с системой связанных пружин. Равномерная нагрузка приводит к отстойнику. Метод модуля жесткости позволяет получить наиболее реалистичное распределение контактного давления.

Методы расчета (a) — (d) являются приблизительными решениями для определения распределения контактного давления под разложенным фундаментом.Этих методов обычно достаточно для анализа. Наиболее реалистичное распределение контактного давления дает численный анализ, поскольку можно учитывать жесткость конструкции, а также нелинейное поведение материала в грунте.

Распределение контактного давления зависит от жесткости фундамента, а также от соотношения между нагрузкой и устойчивостью грунта [18]. Возможные распределения контактного давления показаны на рисунке 3.3. Случай (а) показывает распределение контактного давления при плохом использовании несущей способности. Когда нагрузка приближается к несущей способности, могут возникнуть два разных механизма отказа. В случае (б) нагрузка приводит к пластиковому шарниру внутри фундамента, который вызывает перераспределение контактного давления. В этом случае несущая способность фундамента зависит от вращательной способности пластиковой петли. В случае (c) нагрузка приводит к перераспределению контактного давления к центру фундамента, что приводит к разрушению основания.

Если фундамент не обладает достаточной пластичностью, происходит хрупкое разрушение, превышающее внутреннюю несущую способность, например, пробивка. Перераспределения контактного давления не произойдет.

Предположение о постоянном распределении контактного давления дает надежные результаты для анализа ULS. Для анализа SLS предположение о постоянном распределении контактного давления приводит к небезопасным результатам.

Рисунок 3.На фиг.4 показана осадочная впадина, распределение контактного давления и кривая момента в зависимости от нагрузки. С увеличением нагрузки в центре сильно увеличиваются постоянные осадки под фундаментом. При этом контактное давление, которое сосредоточено в приграничной зоне, смещается к центру фундамента. Изгибающие моменты сосредоточены под нагрузкой.

Рисунок 3.3 Распределение контактного давления при одиночном фундаменте.а) упругое поведение фундамента и грунта; (б) Пластиковая петля в фундаменте; (c) Разрушение базы. (Из Катценбаха и др., Baugrund-Tragwerk-Interaktion. Handbuch für Bauingenieure: Technik, Organization und Wirtschaftlichkeit. Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 1471–1490, 2012.)

3.3.2.1 Жесткость системы

Для определения переменной внутренней силы необходимо проанализировать контактное давление, которое зависит от соотношения жесткости конструкции и жесткости грунта.

Рисунок 3.4 Качественное развитие деформаций и напряжений одиночного фундамента в зависимости от его нагрузки. а) деформация; (б) контактное давление; (c) изгибающий момент. (Из Катценбаха и др., Baugrund-Tragwerk-Interaktion. Handbuch für Bauingenieure: Technik, Organization und Wirtschaftlichkeit. Springer-Verlag, Heidelberg, Germany, 1471–1490, 2012.)

Рисунок 3.5 Распределение контактного давления для мягких (а) и жестких (б) фундаментов.

Таблица 3.1 Различие между вялым и жестким фундаментом

К ≥ 0,1

Жесткий фундамент

0,001 ≤ K <0,1

Промежуточный участок

К <0,001

Фундамент Limp

Для мягких оснований распределение контактного давления соответствует распределению нагрузки.Для жестких оснований возникает нелинейное распределение контактного давления с высокими краевыми напряжениями (рисунок 3.5). Различие между мягким и жестким фундаментом определяется жесткостью системы K согласно Кани, которая является величиной для оценки взаимодействий между конструкцией и фундаментом (уравнение 3.1). Дифференцирование указано в таблице 3.1 [16,21]. Жесткость системы K определяется согласно уравнению 3.2. Он определяется высотой компонента h, длиной l и модулем упругости строительного материала E B , который находится в упругом изотропном полупространстве (рисунок 3.6) [16–20]:

3.1 K = жесткость конструкции, жесткость грунта 3.2 K = EB⋅IBEs⋅b⋅l3 = EB⋅b⋅h412Es⋅b⋅l3 = 112⋅EBEs⋅ (hl) 3

где:

E B

= модуль упругости конструкции [кН / м 2 ]

I B

= геометрический момент инерции раскладываемого фундамента [м 4 ]

E с

= эдометрический модуль упругости грунта [кН / м 2 ]

б

= ширина развернутого фундамента [м]

л

= длина развернутого фундамента [м]

ч

= высота разложенного фундамента [м]

Рисунок 3.6 Размеры для определения жесткости системы.

Фундаменты с круглым простиранием с высотой элемента h и диаметром d имеют системную жесткость K в соответствии с

. 3.3 К = 112⋅EBEs⋅ (hd) 3

При расчете разложенного фундамента обычно используется только жесткость компонента фундамента, чтобы учесть жесткость здания. Жесткость подъемной конструкции учитывается только в особых случаях.

Для слабых оснований (K <0.001) осадка в характерной точке такая же, как осадка жесткого разложенного фундамента (рисунок 3.7). Характерная точка для прямоугольных фундаментов находится на 0,74 полуширины наружу от центра. Для фундаментов с круговым разбросом характерная точка находится на 0,845 радиуса наружу от центра.

Независимо от положения и размера груза жесткие раздвижные фундаменты сохраняют свою форму. Распределение контактного давления имеет сильно нелинейный характер с большими краевыми напряжениями (рисунок 3.5).

Рисунок 3.7 Характерная точка прямоугольного раскладного фундамента.

Для жестких фундаментов, одинарных фундаментов и ленточных фундаментов большой толщины распределение контактного давления может быть определено по Буссинеску или методом трапеции напряжений [16]. В противном случае необходимы более подробные исследования или достаточно консервативные предположения, которые «на всякий случай».

3.3.2.2 Распределение контактного давления под жестким фундаментом согласно Boussinesq

Основываясь на предположении, что недра моделируется как упругое изотропное полупространство, в 1885 году Буссинеск разработал уравнения, которые в простых случаях можно использовать для твердых оснований [17].

Распределение контактного давления под жестким ленточным фундаментом шириной b определяется уравнением 3.4 (рисунок 3.8). Для эксцентрической нагрузки с эксцентриситетом e Боровицка улучшила следующие уравнения [22]:

3,4 σ0 = 2⋅Vπ⋅b⋅11-ξ2, где ξ = 2⋅xb 3.5 e≤b4, σ0 = 2⋅Vπ⋅b⋅1 + (4⋅e⋅ξb) 1-ξ2 3,6 e> b4, σ0 = 2⋅Vπ⋅b⋅1 + ξ11-ξ12, где ξ1 = 2x + b-4e2b-4e

Рисунок 3.8 Распределение контактного давления под жестким фундаментом по Буссинеску.

Рисунок 3.9 Распределение контактного давления под жесткими основаниями от центрических нагрузок на упругое изотропное полупространство

Для круглых и прямоугольных фундаментов с жестким разбросом распределение контактного давления можно определить с помощью рисунка 3.9.

На краю разложенного фундамента возникают бесконечно большие напряжения. Из-за предельной несущей способности, обусловленной прочностью грунта на сдвиг, эти пиковые напряжения не могут возникать. Подземный слой пластифицируется по краям фундамента, и напряжения смещаются к центру фундамента [23].

3.3.2.3 Напряжение трапеции методом

Метод трапеции напряжений — это статически определенный метод, который является самым старым методом определения распределения контактного давления. Метод трапеции напряжений основан на теории балок и принципах упругости.

Распределение контактного давления определяется условиями равновесия ΣV и ΣM, без учета деформаций здания или взаимодействия грунта, соответственно. Для расчета грунт упрощается с линейным упругим поведением.Теоретически возможны даже большие краевые напряжения. Обнаружение уменьшения пиков напряжения из-за пластификации невозможно сразу. Все рассуждения основаны на предположении Бернулли о том, что поперечные сечения остаются плоскими.

Сила V является результатом приложенной нагрузки, собственного веса и силы плавучести. Равнодействующие сил и контактных давлений имеют одинаковую линию влияния и одинаковую величину, но указывают в противоположных направлениях. Чтобы определить распределение контактного давления произвольно расположенного основания, уравнение 3.7 используется. Для осей координат используется произвольно прямоугольная система координат, где нулевая точка соответствует центру тяжести подповерхности (рисунок 3.10) [24].

Рисунок 3.10 Система координат контактного давления (метод трапеции напряжений).

3,7 σ0 = VA + My⋅Ix-Mx⋅IxyIx⋅Iy-Ixy2⋅x + My⋅Ix-My⋅IxyIx⋅Iy-Ixy2⋅y

Если оси x и y являются главными осями системы координат, центробежный момент I xy = 0. Уравнение 3.7 упрощается до следующего уравнения 3.8. Если результирующая сила V действует в центре тяжести подпочвы, крутящие моменты M x = M y = 0. Результатом является постоянное распределение контактного давления в соответствии с уравнением 3.9.

3.8 σ0 = VA + MyIy⋅x + MxIx⋅y 3.9 σ0 = VA

Если эксцентриситет результирующих сил V слишком велик, теоретически возникают растягивающие напряжения, которые не поглощаются подпочвенной надстройкой системы. Возникает открытый разрыв. В этом случае уравнения с 3.7 по 3.9 не применимы, и определение максимального контактного давления выполняется в соответствии со следующим уравнением в сочетании с таблицей 3.2:

3.10 σ0, макс = μ⋅VA

Таблица 3.2 Коэффициенты μ для определения максимума контактного давления грунта

0,32

3,70

3,93

4,17

4,43

4,70

4,99

0.30

3,33

3,54

3,75

3,98

4,23

4,49

4,78

5,09

5,43

0.28

3,03

3,22

3,41

3,62

3,84

4,08

4,35

4,63

4,94

5,28

5,66

0.26

2,78

2,95

3,13

3,32

3,52

3,74

3,98

4,24

4,53

4,84

5,19

5,57

0.24

2,56

2,72

2,88

3,06

3,25

3,46

3,68

3,92

4,18

4,47

4,79

5,15

5,55

0.22

2,38

2,53

2,68

2,84

3,02

3,20

3,41

3,64

3,88

4,15

4,44

4,77

5,15

5,57

0.20

2,22

2,36

2,50

2,66

2,82

2,99

3,18

3,39

3,62

3,86

4,14

4,44

4,79

5,19

5.66

0,18

2,08

2,21

2,35

2,49

2,64

2,80

2,98

3,17

3,38

3,61

3,86

4.15

4,47

4,84

5,28

0,16

1,96

2,08

2,21

2,34

2,48

2,63

2,80

2,97

3.17

3,38

3,62

3,88

4,18

4,53

4,94

5,43

0,14

1,84

1,96

2,08

2,21

2,34

2.48

2,63

2,79

2,97

3,17

3,39

3,64

3,92

4,24

4,63

5,09

0,12

1,72

1,84

1.96

2,08

2,21

2,34

2,48

2,63

2,80

2,98

3,18

3,41

3,68

3,98

4,35

4,78

0.10

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,21

2,34

2,48

2,63

2,80

2,99

3,20

3,46

3,74

4.08

4,49

4,99

0,08

1,48

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,21

2,34

2,48

2,64

2,82

3.02

3,25

3,52

3,84

4,23

4,70

0,06

1,36

1,48

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,21

2.34

2,49

2,66

2,84

3,06

3,32

3,62

3,98

4,43

0,04

1,24

1,36

1,48

1,60

1,72

1.84

1,96

2,08

2,21

2,35

2,50

2,68

2,88

3,13

3,41

3,75

4,17

0,02

1,12

1,24

1.36

1,48

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,21

2,36

2,53

2,72

2,95

3,22

3,54

3,93

0.00

1,00

1,12

1,24

1,36

1,48

1,60

1,72

1,84

1,96

2,08

2,22

2,38

2,56

2,78

3.03

3,33

3,70

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0.22

0,24

0,26

0,28

0,30

0,32

e b / b

3.3.2.4 Метод модуля реакции земляного полотна

Исторически взаимодействие между грунтом и конструкцией было впервые учтено с помощью метода модуля реакции земляного полотна. Реакция подготовленного земляного полотна в зависимости от изменения формы была сформулирована в девятнадцатом веке Винклером [25].Создан для проектирования железнодорожных путей.

Согласно Винклеру, упругая модель грунта, которую также называют полупространством Винклера, представляет собой модель пружины, где в любой точке контактное давление σ 0 пропорционально осадке s (уравнение 3.11). Константа пропорциональности k s называется модулем реакции земляного полотна. Модуль реакции земляного полотна можно интерпретировать как пружину из-за линейного механического подхода к поведению грунта (Рисунок 3.11). Однако этот метод не учитывает взаимодействия между независимыми, подвижными вертикальными пружинами.

3.11 σ0 (х) = ks⋅s (х)

где:

σ 0

= контактное давление [кН / м 2 ]

с

= осадка [м]

к с

= модуль реакции земляного полотна [кН / м 3 ]

Используя теорию изгиба балки, можно описать кривую изгибающего момента для произвольного, бесконечно длинного и упругого ленточного фундамента шириной b, который основан на полупространстве Винклера.

Кривая изгибающего момента ленточного фундамента с жесткостью на изгиб E b × I определяется как

3,12 M (x) = — Eb⋅I⋅d2s (x) dx2

Двойное дифференцирование уравнения 3.12 дает

3,13 d2M (x) dx2 = -q (x) = — EB⋅I⋅d4s (x) dx4

Рисунок 3.11 Модель пружины для метода модуля реакции земляного полотна.

Действие q (x) соответствует контактному давлению σ 0 (x), которое можно описать как

3,14 q (x) = — σ0 (x) ⋅b = -ks⋅s (x) ⋅b = EB⋅I⋅d4s (x) dx4

При длине резинки L, заданной как

3.15 L = 4⋅EB⋅Iks⋅b4

и исключая s (x), следует уравнение 3.16. Для большого количества граничных условий уравнение 3.16 может быть решено. Для бесконечного длинного ленточного фундамента распределение контактного давления σ 0 (x), распределение изгибающего момента M (x) и распределение поперечных сил получаются в соответствии с уравнениями с 3.17 по 3.19.

3,16 d4M (x) dx4 + 4M (x) L4 = 0 3,17 σ0 = V2⋅b⋅L⋅e-xL⋅ (cosxL + sinxL) 3,18 M (x) = V⋅L4⋅e-xL⋅ (cosxL-sinxL) 3,19 Q (x) = ± V2⋅e-xL⋅cosxL

Модуль реакции земляного полотна не является параметром грунта.Это зависит от следующих параметров:

  • Эдометрический модуль подпочвы
  • Толщина сжимаемого слоя
  • Размеры разложенного фундамента

Метод модуля реакции земляного полотна не учитывает влияние соседних контактных давлений. Поэтому он в основном подходит для расчета тонких, относительно слабых фундаментов с большими расстояниями между колоннами. С помощью метода модуля реакции земляного полотна невозможно определить осадки рядом с насыпным фундаментом (Рисунок 3.12).

Рисунок 3.12 Распределение осаждений по методу модуля реакции земляного полотна.

3.3.2.5 Метод модуля жесткости

Метод модуля жесткости согласно Ohde (1942) описывает взаимодействие грунта и конструкции более точно, чем метод модуля реакции земляного полотна, поскольку влияние соседних контактных давлений учитывается при оседании произвольной точки разложенного фундамента [19,26 ]. В методе модуля жесткости изгибающий момент смоделированного линейно-упругого растянутого основания связан с изгибающим моментом линейно-упругого, смоделированного изотропно смоделированного осадочного желоба.Возникают те же деформации.

На рис. 3.13 показано распределение осадки разложенного фундамента по методу модуля жесткости.

В инженерно-геологической практике фундаментные фундаменты со сложной нагрузкой и геометрическими граничными условиями обычно исследуются с помощью компьютерных программ. В большинстве случаев для статически неопределимой системы уравнений нет замкнутых решений.

Предположение о бесконечном упругом грунте приводит к тому, что теоретически бесконечные большие пики напряжения возникают на краю разложенного основания.Из-за пластифицирующего действия грунта эти пики напряжений в действительности не возникают. Мощные компьютерные программы учитывают это основное механическое поведение почвы.

3.3.3 Геотехнический анализ

В следующем разделе определяется геотехнический анализ устойчивости и пригодности насыпного фундамента в соответствии с действующим техническим регламентом EC 7.

Рисунок 3.13 Распределение осаждений по методу модуля жесткости.

Анализ устойчивости включает

  • Анализ защиты от потери равновесия из-за опрокидывания
  • Анализ безопасности против скольжения
  • Анализ защиты от отказа основания
  • Анализ защиты от плавучести

Анализ исправности включает

  • Анализ поворота фундамента и ограничения открытого зазора
  • Анализ горизонтальных перемещений
  • Анализ расчетов и дифференциальных расчетов
3.3.3.1 Анализ защиты от потери равновесия из-за опрокидывания

До сих пор анализ защиты от потери равновесия из-за опрокидывания проводился путем приложения равнодействующей сил ко второй ширине активной зоны. Это означает, что нижняя поверхность разложенного фундамента имеет лишь небольшую часть с открытым зазором. Этот подход описан в [27,28]. Таким образом, результирующая сила в первой ширине сердечника создает напряжение сжатия по всей нижней поверхности разложенного фундамента.

Согласно действующему техническому регламенту, анализ защиты от потери равновесия из-за опрокидывания основан на принципе механики твердого тела. Дестабилизирующие и стабилизирующие силы сравниваются на основе вымышленной наклонной кромки на краю разложенного фундамента:

3.20 Edst, d≤Estb, d

Расчетное значение дестабилизирующей силы оценивается в соответствии с уравнением 3.21, а расчетное значение стабилизирующего действия оценивается в соответствии с уравнением 3.22:

3,21 Edst, d = EG, dst, k⋅γG, dst + EQ, dst, k⋅γQ, dst 3,22 Estb, d = Estb, k⋅γG, stb

На самом деле положение наклонной кромки зависит от жесткости и прочности основания на сдвиг. При уменьшении жесткости и уменьшении прочности на сдвиг наклонная кромка перемещается к центру нижней поверхности разложенного фундамента.

Следовательно, самого этого анализа недостаточно. Он был дополнен анализом ограничения открытого зазора, который определен для предельного состояния эксплуатационной пригодности.Согласно [10], результирующая сила постоянных нагрузок должна быть приложена к первой ширине сердечника, а результирующая сила переменных нагрузок должна быть приложена ко второй ширине сердечника (рисунок 3.21).

3.3.3.2 Анализ безопасности против скольжения

Анализ защиты от скольжения (предельное состояние GEO-2) рассчитывается согласно уравнению 3.23. Силы, параллельные нижней поверхности разложенного фундамента, должны быть меньше общего сопротивления, состоящего из сопротивления скольжению и пассивного давления грунта.Если учитывается пассивное давление грунта, необходимо проверить предельное состояние эксплуатационной пригодности в отношении горизонтальных смещений.

3,23 Hd≤Rd + Rp, d

где: Rd = RkγR, hRp, d = Rp, kγR, h

Сопротивление скольжению определяется в трех следующих случаях:

  • Сползание в щель между насыпным фундаментом и нижележащим полностью уплотненным грунтом: 3,24 Rd = Vk⋅tanδγR, ч куда:

    V k = характеристическое значение вертикальных нагрузок [кН]
    δ = характеристическое значение угла базового трения [°]
  • Соскальзывание при прохождении щели в полностью уплотненном грунте, например, при устройстве выемки фундамента: 3.25 Rd = Vk⋅tanφ ′ + A⋅c′γR, h

где:

В к

= характерное значение вертикальной нагрузки [кН]

φ ′

= характеристический угол трения для грунта под разложенным фундаментом [°]

А

= площадь передачи нагрузки [м 2 ]

c ′

= характеристическое значение сцепления грунта [кН / м 2 ]

  • Скольжение по водонасыщенным грунтам из-за очень быстрой загрузки: 3.26 год Rd = A⋅cuγR, ч

где:

А

= Площадь передачи нагрузки [м 2 ]

с u

= характеристическое значение недренированного сцепления грунта [кН / м 2 ]

Для насыпных фундаментов, которые бетонируются in situ , характеристическое значение угла трения основания δ совпадает с характеристическим значением угла трения φ ‘грунта.Для сборных раздвижных фундаментных элементов характерное значение угла трения основания δ должно быть установлено равным 2/3 φ ′. Характерное значение угла базового трения должно быть δ ≤ 35 °.

Пассивное давление грунта можно рассматривать, если фундамент достаточно глубокий. Из-за горизонтальных деформаций пассивное давление грунта должно быть ограничено до 50% от возможного пассивного давления грунта. По сути, необходимо проверить, существует ли пассивное давление грунта на всех возможных этапах строительства и на этапе эксплуатации фундамента.

3.3.3.3 Анализ защиты от отказа основания

Анализ защиты от разрушения основания гарантируется, если расчетное значение несущей способности R d больше, чем расчетное значение активной силы V d . R d рассчитывается согласно уравнению 3.27. Принципиальная схема выхода из строя опоры раздвижного фундамента представлена ​​на рисунке 3.14.

3,27 Rd = Rn, kγR, v

Сопротивление несущей способности определяется свойствами грунта (плотность, параметры сдвига), размерами и глубиной заделки разложенного фундамента.Подробную информацию можно найти в стандарте на случай непредвиденных ситуаций [29,30]. Характеристическое сопротивление несущей способности R n, k рассчитывается аналитически с помощью трехчленного уравнения, которое основано на моментном равновесии показателя разрушения несущей способности в идеальном пластическом состоянии с плоской деформацией [31]. Трехчленное уравнение несущей способности учитывает ширину фундамента b, глубину заделки фундамента d и сцепление c ‘подпочвы. Все три аспекта необходимо разложить на множители с коэффициентами несущей способности N b , N d и N c :

Рисунок 3.14 Показатель разрушения несущей способности ленточного фундамента 1, Железобетонная стена; 2, площадь; 3, результирующее контактное давление; 4, цокольный этаж; 5, поверхность скольжения, форма зависит от угла трения φ; 6 — пассивная зона Ренкина тела разрушения; 7 — активная зона Ренкина тела разрушения; 8, зона Прандтля тела разрушения.

3,28 Rn, k = a′⋅b′⋅ (γ2⋅b′⋅Nb + γ1⋅d⋅Nd + c′⋅Nc)

где:

  • N b = N b0 · v b · i b · λ b · ξ b
  • N d = N d0 · v d · i d · λ d · ξ d
  • N c = N c0 · v c · i c · λ c · ξ c

Плотность γ 1 описывает плотность грунта над уровнем фундамента.Плотность γ 2 описывает плотность грунта под уровнем фундамента. Коэффициенты несущей способности N b , N d и N c учитывают следующие граничные условия:

  • Базовые значения коэффициентов несущей способности: N b0 , N d0 , N c0
  • Параметры формы: ν b , ν d , ν c
  • Параметр для наклона груза: i b , i d , i c
  • Параметры для наклона ландшафта: λ b , λ d , λ c
  • Параметры для наклона основания: ξ b , ξ d , ξ c

Параметры коэффициентов несущей способности N b0 , N d0 , N c0 зависят от угла трения грунта φ ’и рассчитываются согласно таблице 3.3.

Таблица 3.3 Базовые значения коэффициентов несущей способности

Ширина фундамента N b0

Глубина фундамента N d0

Сплоченность N c0

(N d0 –1) tan φ

tan2 (45 ° + φ2) ⋅eπ⋅tanφ

Nd0-1tanφ

Таблица 3.4 Параметры формы νi

План

ν б

ν д

ν с (φ ≠ 0)

ν с (φ = 0)

Полоса

1,0

1,0

1,0

1,0

Прямоугольник

1-0.3⋅б’а ′

1 + b′a′⋅sinφ

vd⋅Nd0-1Nd0-1

1 + 0,2⋅b′a ′

Квадрат / Круг

0,7

1 + грех φ

vd⋅Nd0-1Nd0-1

1,2

Параметры формы ν b , ν d , ν c учитывают геометрические размеры разложенного фундамента.Для стандартной применяемой геометрии параметры формы приведены в Таблице 3.4.

Если необходимо учитывать эксцентрические силы, площадь основания должна быть уменьшена. Результирующая нагрузка должна находиться в центре тяжести. Приведенные размеры a ‘и b’ рассчитываются согласно уравнениям 3.29 и 3.30. Обычно применяется это a> b и a ′> b ′ соответственно. Для насыпных фундаментов с открытыми частями для анализа могут использоваться внешние размеры, если открытые части не превышают 20% всей площади основания.

3,29 а ‘= а-2еа 3,30 b ′ = b-2eb 3,31 m = ma⋅cos2ω + mb⋅sin2ω

, где ma = 2 + a′b′1 + a′b ′ и mb = 2 + b′a′1 + b′a ′

Силы T k , параллельные уровню фундамента, учитываются параметрами i b , i d , i c для наклона нагрузки. Определение угла наклона груза показано на рисунке 3.15. Определение параметров наклона груза показано в таблицах 3.5 и 3.6. Ориентация действующих сил определяется углом ω (рисунок 3.16). Для ленточного фундамента ω = 90 °.

Рисунок 3.15 Определение угла наклона груза.

Таблица 3.5 Параметр ii для наклона нагрузки, если φ ′> 0

Направление

i b

i d

i c

δ> 0

(1 — тангенс δ) м + 1

(1 — тангенс δ) м

id⋅Nd0-1Nd0-1

δ <0

cosδ · (1-0.04 · δ) 064 + 0,028 · φ

cosδ · (1-0,0244 · δ) 0,03 + 0,04φ

Таблица 3.6 Параметр ii наклона нагрузки, если φ ′ = 0

i b

i d

i c

Не требуется из-за φ = 0

1,0

0,5 + 0,51-TkA′⋅c

Наклон ландшафта учитывается параметрами λ b , λ d , λ c для наклона ландшафта.Параметры зависят от наклона откоса β. Наклон откоса должен быть меньше угла трения грунта φ ‘, а продольная ось фундамента должна быть параллельна краю откоса. Определение параметров наклона ландшафта показано на Рисунке 3.17 и Таблице 3.7.

Рисунок 3.16 Угол ω для наклонно действующей нагрузки.

Рисунок 3.17 Эксцентричный, наклонно нагруженный ленточный фундамент на склоне.

Таблица 3.7 Параметры λi для ландшафтного наклона

Корпус

λ б

λ г

λ с

φ> 0

(1 — 0.5 tanβ) 6

(1 — tanβ) 1,9

Nd0⋅e-0,0349⋅β⋅tanφ-1Nd0-1

φ = 0

1,0

1–0,4 тангенса β

Таблица 3.8 Коэффициент ξi наклона основания

Корпус

ξ б

ξ d

ξ с

φ> 0

е −0.045 · α · тангенс φ

e -0,045 · α · тангенс φ

e -0,045 · α · тангенс φ

φ = 0

1,0

1−0,0068α

Наклон основания учитывается параметрами ξ b , ξ d , ξ c для наклона основания (Таблица 3.8), которые зависят от угла трения φ ‘подпочвы и наклона основания α выкладываемый фундамент.Определение наклона основания показано на рисунке 3.18. Угол наклона основания α положительный, если тело разрушения формируется в направлении горизонтальных сил. Угол наклона основания α отрицательный, если тело разрушения образуется в противоположном направлении. В сомнительных случаях необходимо провести расследование по обоим неисправным органам.

Прямое применение определенных уравнений возможно только в том случае, если поверхность скольжения сформирована в одном слое грунта. Для слоистых грунтовых условий допускается расчет с усредненными параметрами грунта, если значения отдельных углов трения не изменяются более чем на 5 ° от среднего арифметического.В этом случае отдельные параметры грунта могут быть взвешены в соответствии с их влиянием на сопротивление разрушению при сдвиге. Взвешивание происходит следующим образом.

Рисунок 3.18 Угол наклона основания α.

  • Средняя плотность связана с процентным соотношением отдельных слоев в площади поперечного сечения тела разрушения
  • Средний угол трения и средняя когезия связаны с процентным соотношением отдельных слоев в площади поперечного сечения тела разрушения

Авторитетным для поверхности скольжения является средний угол трения φ.Чтобы определить, имеет ли тело разрушения более одного слоя, рекомендуется определить тело разрушения в соответствии с уравнениями 3.32–3.38 (рисунок 3.19). Для простых случаев (α = β = δ = 0) должны применяться уравнения с 3.39 по 3.42.

3,32 ϑ = 45 ° -φ2- (ε1 + β) 2

Рисунок 3.19 Определение тела отказа.

где: sinε1 = -sinβsinφ

3,33 ϑ2 = 45 ° -φ2- (ε2-δ) 2 3,34 ϑ3 = 45 ° -φ2- (ε2-δ) 2

, где sinε2 = -sinδsinφ

3,35 v = 180 ° -α-β-ϑ1-ϑ2 3.36 r2 = b′⋅sinϑ3cosα⋅sin (ϑ2 + ϑ3) 3,37 r1 = r2⋅e0.00175⋅v⋅tanφ 3,38 1 = r1⋅cosφcos (ϑ1 + φ) 3,39 ϑ1 = 45 ° -φ2 3,40 2 = ϑ3 = 45 ° + φ2 3,41 v = 90 ° 3,42 r2 = b′2⋅cos (45 ° + φ2)

Для фундаментов, расположенных на уклонах, необходимо учитывать глубину фундамента d ‘(уравнение 3.43) и параметры λ b , λ d , λ c для наклона ландшафта (рисунок 3.20). Кроме того, необходимо провести сравнительный расчет при β = 0 и d ′ = d. Меньшее сопротивление лежит в основе анализа несущей способности при разрушении основания.

3,43 d ′ = d + 0.8⋅s⋅tanβ

Рисунок 3.20 Разложите фундамент на склоне.

3.3.3.4 Анализ защиты от плавучести

Анализ защиты от плавучести (предельное состояние UPL) выполняется с использованием уравнения 3.44. Это уравнение является доказательством того, что чистый вес конструкции достаточно велик по сравнению с подъемной силой воды. Сдвиговые силы (силы трения сбоку) можно учитывать только в том случае, если обеспечивается передача сил. Действующие поперечные силы T k могут быть

3.44 год Gdst, k⋅γG, dst + Qdst, rep⋅γQ, dst≤Gstb, k⋅γG, stb + Tk⋅γG, stb

где:

G dst, к

= постоянная дестабилизирующая вертикальная нагрузка (плавучесть)

γ G, dst

= частичный коэффициент безопасности для постоянной дестабилизирующей нагрузки

Q dst, rep

= репрезентативная переменная дестабилизирующая вертикальная нагрузка

γ Q, dst

= частичный коэффициент безопасности для переменной дестабилизирующей нагрузки

Г стб, к

= постоянная стабилизирующая нагрузка

γ G, стб

= частичный коэффициент безопасности для постоянной стабилизирующей нагрузки

Т к

= поперечная сила

  • Вертикальная составляющая активного давления грунта E av, k на подпорную конструкцию в зависимости от горизонтальной составляющей активного давления грунта E ah, k , а также угла трения стенки δ a (Уравнение 3 .45) 3,45 Tk = ηz⋅Eah, k⋅tanδa
  • Вертикальная составляющая активного давления грунта в стыке недр, например, начинающаяся в конце горизонтального выступа, в зависимости от горизонтальной составляющей активного давления грунта и угла трения грунта φ ′: 3,46 Tk = ηz⋅Eah, k⋅tanφ ′

Необходимо использовать минимально возможное горизонтальное давление грунта min E ah, k . Для расчетной ситуации BS-P и BS-T поправочный коэффициент η z = 0.80. Для расчетной ситуации BS-A поправочный коэффициент составляет η z = 0,90. Только в обоснованных случаях сплоченность может быть принята во внимание, но она должна быть уменьшена поправочными факторами. Для постоянных конструкций необходимо определить, что в расчетной ситуации BS-A защита от плавучести дается без каких-либо поперечных сил T k .

3.3.3.5 Анализ поворота фундамента и ограничения открытого зазора

Обычно предельные состояния эксплуатационной пригодности относятся к абсолютным деформациям и смещениям, а также к дифференциальным деформациям.В особых случаях, например, необходимо учитывать зависящие от времени скорости смещения материала.

Для анализа вращения фундамента и ограничения открытого зазора результирующая статическая нагрузка должна быть ограничена первой шириной сердечника, что означает, что открытого зазора не возникает. Первую ширину сердцевины для фундаментов прямоугольной формы можно определить в соответствии с уравнением 3.47. Для фундаментов с круговым разбросом используется уравнение 3.48. Кроме того, следует гарантировать, что результирующая постоянных нагрузок и переменных нагрузок будет приходиться на ширину второй жилы, поэтому открытый зазор не может возникнуть поперек осевой линии разложенного фундамента.Ширина второй жилы для прямоугольных схем может быть определена в соответствии с уравнением 3.49. Для фундаментов кругового распространения используется уравнение 3.50. На Рис. 3.21 показаны ширина первой и второй жилы для прямоугольного фундамента.

Рисунок 3.21 Ограничение эксцентриситета.

3,47 xea + yeb = 16 3,48 e≤0,25⋅r 3,49 (xea) 2+ (yeb) 2 = 19 3,50 e≤0,59⋅r

Для одинарных и ленточных фундаментов, которые основаны на несвязных грунтах средней плотности и жестких связных грунтах соответственно, несовместимых деформаций фундамента нельзя ожидать при соблюдении допустимого эксцентриситета.

Анализ поворота фундамента и ограничения открытого зазора является обязательным согласно [10], если анализ защиты от потери равновесия из-за опрокидывания выполняется с использованием одной кромки разложенного фундамента в качестве наклонной кромки.

3.3.3.6 Анализ горизонтальных перемещений

Как правило, для насыпных фундаментов анализ горизонтального смещения наблюдается, если:

  • Анализ безопасности против скольжения выполняется без учета пассивного давления грунта.
  • Для средне-плотных несвязных грунтов и жестких связных грунтов, соответственно, учитываются только две трети характеристического сопротивления скольжению на уровне фундамента и не более одной трети характеристического давления грунта.

Если эти аргументы не соответствуют действительности, необходимо проанализировать возможные горизонтальные смещения. Следует учитывать постоянные нагрузки и переменные нагрузки, а также нечастые или уникальные нагрузки.

3.3.3.7 Анализ расчетов и дифференциальных расчетов

Определения осадки насыпных фундаментов проводятся в соответствии с [32].Обычно глубина воздействия контактного давления находится между z = b и z = 2b.

Из-за сложного взаимодействия между недрами и сооружением сложно предоставить информацию о приемлемых или дифференциальных оседках для сооружений [33]. На рис. 3.22 показаны коэффициенты повреждаемости угловой деформации в результате оседания [33–35].

Рисунок 3.22 Критерий повреждения.

Что касается опрокидывания высотных конструкций, анализ защиты от наклона должен проверять, что возникающий опрокидывание безвредно для конструкции [33].Анализ фундаментов прямоугольной формы выполняется в соответствии с уравнением 3.51. Анализ для фундаментов с круговым простиранием выполняется в соответствии с уравнением 3.52.

3,51 b3⋅EmVd⋅hs⋅fy≥1 3,52 r3⋅EmVd⋅hs⋅fy≥1

в уравнениях 3.51 и 3.52:

E м = Модуль сжимаемости грунта

h s = Высота центра тяжести над уровнем фундамента

f r и f y = коэффициенты наклона

V d = Расчетное значение вертикальных нагрузок

Более подробную информацию можно найти в [33] и [36].

3.3.3.8 Упрощенный анализ заложенных фундаментов в стандартных случаях

Упрощенный анализ разложенного фундамента в стандартных случаях состоит из простого сравнения между сопротивлением основания σ R, d и контактным давлением σ E, d (уравнение 3.53). Для насыпных фундаментов с площадью A = a × b или A ′ = a ′ × b ′ в стандартных случаях может применяться анализ безопасности от сползания и разрушения основания, а также анализ предельного состояния эксплуатационной пригодности.Эти стандартные случаи включают:

  • Горизонтальная нижняя поверхность фундамента и почти горизонтальный ландшафт и слои грунта
  • Достаточная прочность основания на глубину, в два раза превышающую ширину фундамента, ниже уровня фундамента (минимум 2 м)
  • Никаких регулярных динамических или преимущественно динамических нагрузок; отсутствие порового давления воды в связных грунтах
  • Пассивное давление грунта может применяться только в том случае, если оно обеспечивается конструктивными или другими процедурами
  • Наклон равнодействующей контактного давления подчиняется правилу tgδ = H k / V k ≤ 0.2 (δ = наклон равнодействующей контактного давления; H k = характерные горизонтальные силы; V k = характерные вертикальные силы)
  • Соблюдается допустимый эксцентриситет результирующего контактного давления
  • Выполнен анализ безопасности от потери равновесия из-за опрокидывания
3,53 σE, d≤σR, d

Расчетные значения контактного давления σ R, d основаны на комбинированном исследовании разрушения основания и осадки.Если анализируется только SLS, допустимое контактное давление увеличивается с увеличением ширины разложенного основания. Если анализируется только ULS, допустимое контактное давление уменьшается с увеличением ширины разложенного фундамента. На рис. 3.23 показаны два основных требования для адекватного анализа отказов основания (ULS) и анализа оседания (SLS). Для ширины фундамента, превышающей ширину b s , допустимое контактное давление снижается из-за оседания.

Расчетные значения контактного давления σ R, d для упрощенного расчета ленточных фундаментов указаны в таблицах. Табличные значения также могут использоваться для отдельных фундаментов [10,37,38].

Если уровень фундамента со всех сторон ниже уровня поверхности более чем на 2 м, табличные значения могут быть увеличены. Подъем может быть в 1,4 раза больше разгрузки из-за выемки грунта на глубину ≥2 м.

Расчетные значения в таблицах относятся к отдельно стоящему ленточному фундаменту с центральной нагрузкой (без эксцентриситета).Если возникают эксцентрические нагрузки, необходимо проанализировать эксплуатационную пригодность. Для применения текущих значений таблицы важно отметить, что в более ранних редакциях этих таблиц были даны значения характеристик [10].

Упрощенный анализ ULS и SLS ленточных фундаментов в несвязных грунтах учитывает расчетную ситуацию BS-P. Для расчетной ситуации BS-T табличные значения «в безопасности». Табличные значения применимы для вертикальных нагрузок. Промежуточные значения можно интерполировать линейно.Для эксцентрических нагрузок табличные значения могут быть экстраполированы, если ширина b ‘<0,50 м. Между нижней поверхностью фундамента и уровнем грунтовых вод должно быть расстояние. Расстояние должно быть больше ширины b или b 'фундамента. Для применения таблиц для несвязных грунтов должны выполняться требования таблицы 3.9. Краткие формы почвенных групп поясняются в таблице 3.10.

Рисунок 3.23 Максимальное контактное давление σR, d с учетом устойчивости (ULS) и работоспособности (SLS).

Таблица 3.9 Требования к применению расчетных значений σR, d в несвязных грунтах

Группа грунтов согласно DIN 18196

Коэффициент однородности согласно DIN 18196 C u

Компактность согласно DIN 18126 D

Степень сжатия согласно DIN 18127 D Pr

Точечное сопротивление пенетрометра q c [МН / м 2 ]

SE, GE, SU, GU, ST, GT

≤ 3

≥ 0.30

≥ 95%

≥ 7,5

SE, SW, SI, GE GW, GT, SU, GU

> 3

≥ 0,45

≥ 98%

≥ 7,5

Коэффициент однородности C и описывает градиент гранулометрического состава в зоне прохождения фракций 10% и 60% и определяется согласно уравнению 3.54 [39]. Согласно [40], плотность D описывает, является ли грунт рыхлым, средне-плотным или плотным. Плотность D определяется пористостью n согласно уравнению 3.55. Степень сжатия D pr представляет собой отношение между плотностью проктора ρ pr (плотность при оптимальном содержании воды) и сухой плотностью ρ d [41]. Степень сжатия рассчитывается с использованием уравнения 3.56.

Таблица 3.10 Расшифровка почвенных групп

Краткая форма согласно DIN 18196

Длинная форма согласно DIN 18196 на немецком языке

Длинная форма согласно DIN 18196 на английском языке

SE

Песок, Enggestuft

Песок с мелкой фракцией

SW

Sand, weitgestuft

Песок с широким распределением зерна

SI

Песок, перемежающийся жест

Песок с прерывистой зернистостью

GE

Kies, enggestuft

Гравий с мелкой фракцией

GW

Kies, weitgestuft

Гравий с широким разбросом по гранулометрии

СТ

Песок тониг (Feinkornanteil: 5–15%)

Песок глинистый (мелкая фракция: 5–15%)

SU

Песок шерстяной (Feinkornanteil: 5–15%)

Песок илистый (мелкая фракция: 5–15%)

GT

Kies, tonig (Feinkornanteil: 5–15%)

Гравий глинистый (мелкая фракция: 5–15%)

ГУ

Kies, schluffig (Feinkornanteil: 5–15%)

Гравий глинистый (мелкая фракция: 5–15%)

3.54 Cu = d60d10 3,55 D = макс n-nmax n-min n 3,56 Дпр = ρдрпр

Для упрощенного расчета ленточных фундаментов В таблице 3.11 приведены допустимые расчетные значения контактного давления σ R, d для несвязных грунтов с учетом адекватной защиты от разрушения основания. Если необходимо дополнительно ограничить расчет, необходимо использовать Таблицу 3.12. Для целей таблицы 3.12 поселения ограничиваются 1-2 см.

Допустимые расчетные значения контактного давления σ R, d для ленточных фундаментов в несвязных грунтах с минимальной шириной b ≥ 0.50 м, а минимальная глубина заделки d ≥ 0,50 м может быть увеличена следующим образом:

  • Увеличение проектных значений на 20% в таблицах 3.11 и 3.12, если отдельные фундаменты имеют соотношение сторон a / b <2 соответственно. a ′ / b ′ <2; для Таблицы 3.11 он применяется только в том случае, если глубина заделки d больше 0,60 × b соответственно. 0,60 × b ′

    Таблица 3.11 Расчетные значения σR, d для ленточных фундаментов в несвязных грунтах и ​​достаточная защита от гидравлического разрушения с вертикальным результирующим контактным давлением

    Наименьшая глубина заделки фундамента [м] Расчетное значение контактного давления σ R, d [кН / м 2 ] в зависимости от ширины фундамента b соотв. b ‘
    0,50 м 1,00 м 1,50 м 2,00 м 2,50 м 3,00 м
    0,50 280 420 560 700 700 700
    1,00 380 520 660 800 800 800
    1.50 480 620 760 900 900 900
    2,00 560 700 840 980 980 980
    Для зданий с глубиной заделки 0,30 м ≤ d ≤ 0,50 м и шириной фундамента b соотв. b ′ ≥ 0,30 м 210

    Таблица 3.12 Расчетные значения σR, d для ленточных фундаментов в несвязных грунтах и ​​ограничение осадки 1-2 см с равнодействующей контактного давления по вертикали

    Наименьшая глубина заделки фундамента [м] Расчетное значение контактного давления σ R, d [кН / м 2 ] в зависимости от ширины фундамента b соотв. b ‘
    0,50 м 1,00 м 1,50 м 2,00 м 2,50 м 3,00 м
    0,50 280 420 460 390 350 310
    1,00 380 520 500 430 380 340
    1.50 480 620 550 480 410 360
    2,00 560 700 590 500 430 390
    Для зданий с глубиной заделки 0,30 м ≤ d ≤ 0,50 м и шириной фундамента b соотв. b ′ ≥ 0,30 м 210
  • Увеличение проектных значений на 50% в таблицах 3.11 и 3.12, если недра соответствует значениям в таблице 3.13 на глубину вдвое большей ширины под уровнем фундамента (минимум 2 м под уровнем фундамента)

Допустимые расчетные значения контактного давления для ленточных фундаментов в несвязных грунтах в таблице 3.11 (даже увеличенные и / или уменьшенные из-за горизонтальных нагрузок) должны быть уменьшены, если необходимо учитывать грунтовые воды:

  • Снижение проектных значений на 40%, если уровень грунтовых вод совпадает с уровнем фундамента

    Таблица 3.13 Требования к увеличению проектных значений σR, d для несвязных грунтов

    Группа грунтов согласно DIN 18196 Коэффициент однородности согласно DIN 18196 C u Плотность согласно DIN 18126 D Степень сжатия согласно DIN 18127 Точечное сопротивление пенетрометра q c [МН / м 2 ]
    SE, GE, SU, GU, ST, GT ≤3 ≥0.50 ≥98% ≥15
    SE, SW, SI, GE GW, GT, SU, GU > 3 ≥0,65 ≥100% ≥15
  • Если расстояние между уровнем грунтовых вод и уровнем фундамента меньше, чем b или b ′, оно должно быть интерполировано между уменьшенными и несокращенными проектными значениями σ R, d
  • Снижение проектных значений на 40%, если уровень грунтовых вод выше уровня фундамента, при условии, что глубина заделки d ≥ 0.80 м и d ≥ b; отдельный анализ необходим только в том случае, если оба условия не верны

Допустимые расчетные значения контрактного давления σ R, d в таблице 3.12 могут использоваться только в том случае, если расчетные значения в таблице 3.11 (даже увеличенные и / или уменьшенные из-за горизонтальных нагрузок и / или грунтовых вод) больше.

Допустимые расчетные значения контактного давления σ R, d для ленточных фундаментов в несвязных грунтах, указанные в таблице 3.11 (даже увеличенные и / или уменьшенные из-за грунтовых вод), должны быть уменьшены для комбинации характеристической вертикали (V k ) и горизонтальные (H k ) нагрузки следующим образом:

  • Уменьшение на коэффициент (1 — H k / V k ), если H k параллельна длинной стороне фундамента и если соотношение сторон a / b ≥ 2 соотв.а ′ / b ′ ≥ 2
  • Уменьшение на коэффициент (1 — H k / V k ) 2 во всех остальных случаях

Расчетные значения контактного давления, приведенные в таблице 3.12, могут применяться только в том случае, если расчетные значения σ R, d , указанные в таблице 3.11 (даже увеличенные и / или уменьшенные из-за грунтовых вод), больше.

Упрощенный анализ ULS и SLS ленточных фундаментов в связных грунтах предназначен для расчетной ситуации BS-P. Для расчетной ситуации BS-T табличные значения «безопасны».Табличные значения применимы для вертикальных и наклонных нагрузок. Промежуточные значения можно интерполировать линейно. Таблицы приведены для разных типов почв. Краткие формы почвенных групп поясняются в таблице 3.10. Если использовать таблицы 3.14–3.17, можно ожидать осадки 2–4 см. В принципе, таблицы с 3.14 по 3.17 применимы только для типов грунтов с зернистой структурой, которые не могут внезапно разрушиться.

Расчетные значения σ R, d для ленточных фундаментов в связном грунте приведены в таблицах 3.14–3,17 (даже уменьшенная из-за ширины фундамента b> 2 м) может быть увеличена на 20%, если соотношение сторон a / b <2 соответственно. а '/ Ь' <2.

Таблица 3.14 Расчетные значения σR, d для ленточных фундаментов в иле

Ил (UL согласно DIN 18126) Консистенция: от твердого до полутвердого

Наименьшая глубина заделки фундамента [м]

Расчетные значения σ R, d контактного давления [кН / м 2 ]

0.50

180

1,00

250

1,0

310

2,00

350

Прочность на сжатие без ограничений q u, k [кН / м 2 ]

120

Таблица 3.15 Расчетные значения σR, d ленточных фундаментов в смешанных грунтах

Смешанные почвы (СУ *, СТ, СТ *, ГУ *, ГТ * по DIN 18196)

Наименьшая глубина заделки фундамента [м]

Расчетные значения σ R, d контактного давления [кН / м 2 ]

Последовательность

Жесткий

полутвердое

твердый

0.50

210

310

460

1,00

250

390

530

1,50

310

460

620

2,00

350

520

700

Прочность на сжатие без ограничений q u, k [кН / м 2 ]

120–300

300–700

> 700

Таблица 3.16 Расчетные значения σR, d ленточных фундаментов в глинистых, илистых грунтах

Глины, илистые почвы (УМ, ТЛ, ТМ по DIN 18196)

Наименьшая глубина заделки фундамента [м]

Расчетные значения σ R, d контактного давления [кН / м 2 ]

Последовательность

Жесткий

полутвердое

твердый

0.50

170

240

490

1,00

200

290

450

1,50

220

350

500

2,00

250

390

560

Прочность на сжатие без ограничений q u, k [кН / м 2 ]

120–300

300–700

> 700

Таблица 3.17 Расчетные значения σR, d для ленточных фундаментов из глины

Глины, илистые почвы (УМ, ТЛ, ТМ по DIN 18196)

Наименьшая глубина заделки фундамента [м]

Расчетные значения σ R, d контактного давления [кН / м 2 ]

Последовательность

Жесткий

полутвердое

твердый

0.50

130

200

280

1,00

150

250

340

1,50

180

290

380

2,00

210

320

420

Прочность на сжатие без ограничений q u, k [кН / м 2 ]

120–300

300–700

> 700

Расчетные значения σ R, d для ленточных фундаментов в связном грунте приведены в таблицах 3.14–3,17 (даже увеличенные из-за удлинения) должны быть уменьшены на 10% на метр при ширине фундамента b = 2–5 м. Для фундаментов шириной b> 5 м ULS и SLS должны проверяться отдельно согласно классическому механическому анализу грунта.

3,4 Примеры выкладывания фундаментов из инженерной практики

В последние десятилетия рост плотности населения во всем мире привел к строительству все более высоких высотных зданий. До 1960 года во Франкфурте-на-Майне, Германия, здания в 10–15 этажей считались высотными.В 1961 году было построено первое 20-этажное здание, а в 1969 году была завершена первая 30-этажная башня Commerzbank Tower высотой 130 м. В 1970-х и начале 1980-х годов было построено еще несколько небоскребов высотой 150–180 м. Все они были основаны в очень активном поселении Франкфурт-Клей. Опыт Франкфурта-на-Майне показывает, что окончательные осадки при разложенном фундаменте могут быть в 1,7-2,0 раза больше, чем осадки в конце фазы строительства. Произошли окончательные осадки на 15–35 см [42,43].

Почти все высотные здания, построенные на раздвинутом фундаменте во Франкфурте-Глине, имеют дифференциальные осадки, которые приводят к наклону надстроек [43]. Статистическая оценка измерений показывает, что этот наклон составляет до 20–30% от средней осадки, даже если фундамент нагружен по центру [44]. Дифференциальные осадки возникают из-за неоднородности грунта Франкфурта.

3.4.1 Комплекс высотных зданий Zürich Assurance

Комплекс высотных зданий Zürich Assurance Company во Франкфурте-на-Майне, Германия, строился с 1959 по 1963 год.Он состоит из двух башен высотой 63 м и 70 м соответственно и пристройки высотой до восьми этажей. Весь комплекс состоит из двух подуровней и основан на разложенном фундаменте. Глубина фундамента — 7 м от поверхности. Вид земли показан на рис. 3.24.

Состояние почвы и грунтовых вод типично для Франкфурта-на-Майне. На поверхности — насыпи и четвертичные пески и гравий. На глубине около 7 м ниже поверхности начинается третичная Франкфуртская глина, которая состоит из чередующихся слоев жесткой и полутвердой глины и известняка.На глубине 67 м под поверхностью следует Франкфуртский известняк. Уровень грунтовых вод находится примерно на 5–6 м ниже поверхности.

Измеренные осадки по окончании строительства надстройки составляют около 60% от окончательной осадки (Рисунок 3.25). После окончания строительства расчетная ставка снизилась из-за процесса консолидации. Примерно через 5 лет после окончания строительства поселения заканчиваются примерно на 8,5–9,5 см.

Рисунок 3.24 Вид с земли на комплекс высотных зданий Zürich Assurance.

Рисунок 3.25 Измеренные населенные пункты.

В 2001 и 2002 годах комплекс высотных зданий демонтировали. На его месте сейчас Опернтурм высотой 177 м [45,46].

3.4.2 Западные ворота

Высотное здание Westend Gate (прежнее название: Senckenberganlage) во Франкфурте-на-Майне, Германия, было построено с 1972 по 1974 год (рис. 3.26). Он имеет высоту 159 м и основан на системе разложенного фундамента.В подвале три подуровня. Здание представляет собой офисную башню до 23 этажа. Над офисной частью находится гостиница Марриотт. Почвенные и грунтовые воды аналогичны комплексу высотных зданий Zürich Assurance.

Westend Gate — высотное здание с самыми большими поселениями во Франкфурте-на-Майне [47]. Измеренные осадки здания превышали 30 см из-за сравнительно высокого контактного давления 650 кН / м 2 . Фундаменты плота устроили только под многоэтажку.Подуровни пристройки заложены на едином фундаменте (рис. 3.27). Для контроля осадки и дифференциальной осадки между элементами фундамента и надстройкой были устроены компенсационные швы. Деформационные швы закрыли после отделки железобетонных стержней. Гибкая стальная конструкция, которая простирается с третьего по 23 этаж, не пострадала от поселений и дифференциальных поселений. Этажи выше 23 этажа построены из железобетонных ячеек сравнительно высокой жесткости.Гидравлические домкраты были установлены между гибкой стальной конструкцией и жесткими бетонными ячейками. Гидравлические домкраты уравновешивают возникающие осадки. Из-за длительного оседания почвы несколько стыков на верхних этажах оставались открытыми до двух лет после строительства [47, 48].

Рисунок 3.26 Вестендские ворота.

3.4.3 Серебряная башня

Серебряная башня (ранее Dresdner Bank) во Франкфурте-на-Майне, Германия, имеет высоту 166 м и была построена с 1975 по 1978 год (рис.28). Серебряная башня построена на плоту средней толщины 3,5 м. Уровень фундамента находится на глубине 14 м от поверхности. Почвенные и грунтовые воды аналогичны комплексу высотных зданий Zürich Assurance.

Из-за эксцентрической нагрузки на северо-западе под плотом фундамента были установлены 22 подушки давления (рис. 3.29) [42,49]. Напорные подушки имеют размер 5 м × 5 м и состоят из мягкой резины толщиной 3 мм. Перед установкой была проверена герметичность прижимных подушек.Сначала подушки были заполнены водой. Давление внутри подушек регулировалось, поэтому возникали только небольшие дифференциальные осадки. После окончания строительства и наладки многоэтажки воду в подушках заменили строительным раствором.

Рисунок 3.27 Этапы строительства.

Рисунок 3.28 Серебряная башня (левое здание; справа высотное здание Скайпер).

Рисунок 3.29 Гидравлические устройства для регулировки населенных пунктов.

3.4.4 Франкфуртский офисный центр (FBC)

FBC — это высотное здание высотой 142 м во Франкфурте-на-Майне, Германия, которое основано на фундаменте толщиной 3,5 м. Уровень фундамента находится примерно на 12,5 м ниже поверхности. На рис. 3.30 показано высотное здание с юга. Он строился с 1973 по 1980 год. Длительное время строительства было связано с нехваткой инвестиций во время нефтяного кризиса. Почвенные и грунтовые воды аналогичны комплексу высотных зданий Zürich Assurance.

С начала строительства населенные пункты обмерены за 5 лет (рисунок 3.31). Максимальное окончательное оседание составило около 28 см в центральной части многоэтажки [42]. Примерно через 1,5 года после окончания строительства поселения составляли около 70% окончательных поселений. Дифференциальные осадки между высотным зданием и прилегающими зданиями составляют от 9,5 см до 20 см (рисунок 3.32). Наклон многоэтажки составляет около 1: 1350 [50].

Рисунок 3.30 Франкфуртский бюро-центр (FBC).

Рисунок 3.31 Измеренные населенные пункты.

Рисунок 3.32 Поперечный разрез конструкции и обмерные поселения.

3.4.5 Башни-близнецы Deutsche Bank

Башни-близнецы Deutsche Bank во Франкфурте-на-Майне, Германия, имеют высоту 158 м и были построены с 1979 по 1984 год (рис. 3.33). Башни находятся на фундаменте размером 80 м × 60 м и толщиной 4 м. Уровень фундамента находится примерно на 13 м ниже поверхности [51].Почвенные и грунтовые воды аналогичны комплексу высотных зданий Zürich Assurance.

Измеренные осадки от 10 см до 22 см. На рис. 3.34 показаны изолинии населенных пунктов. Чтобы минимизировать влияние башен-близнецов на прилегающие здания, были установлены гидравлические домкраты (рис. 3.35). Возможное регулирование дифференциала осадки гидравлическими домкратами составляло около ± 8 см.

Рисунок 3.33 Башни-близнецы Deutsche Bank.

Рисунок 3.34 Измеренные населенные пункты.

Рисунок 3.35 Разрез надстройки с гидроцилиндрами.

Список литературы

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2012): Richtlinie für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen (RStO 12).

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (2009): Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau (ZTV E-StB 09).

Deutsches Institut für Normung e.V. (2001): DIN EN ISO 13793 Тепловые характеристики зданий: Тепловое проектирование фундаментов во избежание мороза. Beuth Verlag, Берлин.

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (2003): DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie). Beuth Verlag, Берлин.

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (2006): Heft 555 Erläuterungen zur DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Beuth Verlag, Берлин.

Lohmeyer, G .; Эбелинг, К. (2013): Weiße Wannen einfach und sicher. 10. Auflage, Verlag Bau + Technik, Дюссельдорф, Германия.

Хаак, А .; Эмиг, К.-Ф .. (2003): Abdichtungen im Gründungsbereich und auf genutzten Deckenflächen. 2. Auflage, Ernst & Sohn Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2014): DIN EN 1997-1 Еврокод 7: Геотехническое проектирование: Часть 1: Общие правила. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2010): DIN EN 1997-1 / NA Национальное приложение: Параметры, определяемые на национальном уровне — Еврокод 7: Геотехническое проектирование — Часть 1: Общие правила.Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2010): DIN 1054 «Недра: проверка безопасности земляных работ и фундаментов — дополнительные правила к DIN EN 1997-1». Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2012): DIN 1054 Недра: проверка безопасности земляных работ и фундаментов — дополнительные правила к DIN EN 1997-1: 2010; Поправка A1: 2012 г. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2009): DIN 4084 Грунт: Расчет разрушения насыпи и общей устойчивости подпорных конструкций.Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2012): DIN 4084 Основание: Расчет общей устойчивости — Приложение 1: Примеры расчетов. Beuth Verlag, Берлин.

Hettler, A. (2000): Gründung von Hochbauten. Эрнст энд Зон Верлаг, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (1974): DIN 4018 Грунт: Распределение контактного давления под плотным фундаментом, анализ. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (1981): DIN 4018, приложение 1 «Недра: анализ распределения контактного давления под плотным фундаментом»; Пояснения и примеры анализа. Beuth Verlag, Берлин.

Буссинеск, M.J. (1885): Application des Potentials à l’Etude de l’Equilibre et du Mouvement des Solides Élastiques. Готье-Виллар, Париж, Франция.

Katzenbach, R .; Зильч, К .; Мурманн, К. (2012): Baugrund-TragwerkInteraktion. Handbuch für Bauingenieure: Technik, Organization und Wirtschaftlichkeit. Springer Verlag, Гейдельберг, Германия, 1471–1490.

Кани, М. (1959): Berechnung von Flächengründungen. Эрнст энд Зон Верлаг, Берлин.

Кани, М. (1974): Berechnung von Flächengründungen, Band 2, 2. Auflage, Ernst & Sohn Verlag, Берлин.

Мейерхоф, Г. (1979): Общий отчет: Взаимодействие грунта и конструкции и основания. 6-я Панамериканская конференция по механике грунтов и проектированию фундаментов, 2–7 декабря, Лима, Перу, 109–140.

Боровицка, Х. (1943): Über ausmittig belastete starre Platten auf elastischisotropem Untergrund.Ingenieur-Archiv, XIV. Band, Heft 1, Springer Verlag, Berlin, 1–8.

Lang, H.J .; Huder, J .; Аманн, П. (2003): Bodenmechanik und Grundbau. 7. Auflage, Springer Verlag, Берлин.

Смолчик, У .; Фогт, Н. (2009): Flachgründungen. Grundbautaschenbuch, часть 3: Gründungen und geotechnische Bauwerke. 7. Auflage, Ernst & Sohn Verlag, Берлин, 1–71.

Винклер, Э. (1867): Die Lehre von der Elastizität und Festigkeit. Verlag Dominicus, Прага, Чехия.

Охде, Дж.(1942): Die Berechnung der Sohldruckverteilung unter Gründungskörpern. Der Bauingenieur 23, Германия, Heft 14/16, 99–107 и 122–127.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2005): DIN 1054 «Недра: проверка безопасности земляных работ и фундаментов». Beuth Verlag, Берлин.

Katzenbach, R .; Болед-Мекаша, Г .; Вахтер, С. (2006): Gründung turmar-tiger Bauwerke. Beton-Kalender, Ernst & Sohn Verlag, Берлин, 409–468.

Deutsches Institut für Normung e.V.(2006): DIN 4017 Грунт: Расчет расчетной несущей способности грунта под фундаментом мелкого заложения. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2006): DIN 4017 Грунт: Расчет расчетной несущей способности грунта под фундаментом мелкого заложения — Примеры расчетов. Beuth Verlag, Берлин.

Прандтль, Л. (1920): Über die Härte plastischer Körper. Nachrichten von der Königlichen Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Mathematische Klasse, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2011): DIN 4019 Почва: Анализ оседания. Beuth Verlag, Берлин.

Arbeitskreis Berechnungsverfahrender Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V. (1993): Empfehlungen Verformungen des Baugrund bei bauli-chen Anlagen: EVB. Эрнст энд Зон Верлаг, Берлин.

Skempton, A.W .; Макдональд, Д.Х. (1956): Допустимые поселения зданий. Труды Института гражданского строительства, 10 мая, Лондон, Великобритания, 727–783.

Бьеррум, Л. (1973): Допустимые осадки конструкций.Норвежский геотехнический институт, публикация Nr. 98, Осло, Норвегия, 1–3.

Schultze, E .; Мухс, Х. (1967): Bodenuntersuchungen für Ingenieurbauten. 2. Auflage, Springer Verlag, Берлин.

Ziegler, M. (2012): Geotechnische Nachweise nach EC 7 und DIN 1054: Einführung mit Beispielen. 3. Auflage, Wilhelm Ernst & Sohn, Берлин.

Dörken, W .; Dehne, E .; Клиш, К. (2012): Grundbau in Beispielen Teil 2. 5. Auflage, Werner Verlag, Нойвид, Германия.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2011): DIN 18196 Земляные работы и фундаменты: Классификация грунтов для целей гражданского строительства. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (1996): DIN 18126 Почва, исследование и испытания: определение плотности несвязных грунтов для максимальной и минимальной плотности. Beuth Verlag, Берлин.

Deutsches Institut für Normung e.V. (2012): DIN 18127 Почва, исследование и испытание: тест Проктора. Beuth Verlag, Берлин.

Зоммер, Х. (1976): Setzungen von Hochhäusern und benachbarten Anbauten nach Theorie und Messungen.Vorträge der Baugrundtagung в Нюрнберге, Германия, 141–169.

Зоммер, Х. (1978): Messungen, Berechnungen und Konstruktives bei der Gründung Frankfurter Hochhäuser. Vorträge der Baugrundtagung в Дюссельдорфе, Германия, 205–211.

Sommer, H .; Tamaro, G .; ДеБенедитис, К. (1991): Башня Messeturm, фундамент самого высокого здания в Европе. Материалы 4-й Международной конференции по свайным и глубоким фундаментам, апрель, Стреза, Италия, 139–145.

Katzenbach, R .; Леппла, С.; Зайп, М. (2011): Das Verformungsverhalten des Frankfurter Tons infolge Baugrundentlastung. Bauingenieur 86, May, Springer VDI Verlag, Дюссельдорф, Германия, 233–240.

Katzenbach, R .; Леппла, С. (2013): Деформационное поведение глины из-за разгрузки и последствия для строительных проектов в городских районах. 18-я конференция Международного общества механики грунтов и инженерной геологии, 2–6 сентября, Париж, Франция, Vol. 3, 2023–2026.

Katzenbach, R. (1995): Hochhausgründungen im setzungsaktiven Frankfurter Ton.10. Христиан Ведер Коллоквиум, 20 апреля, Грац, Австрия, 44–58.

Моос, Г. (1976): Hochhaus Senckenberganlage во Франкфурте-на-Майне. Ph. Holzmann AG, Technischer Bericht, Франкфурт, Германия, 1–25.

Gravert, F.W. (1975): Ein Beitrag zur Gründung von Hochhäusern auf bindigen Böden. Deutsche Konferenz Hochhäuser, Deutsche Gruppe der Internationalen Vereinigung für Brückenbau und Hochbau, 2–4 октября, Майнц, Германия, 216–224.

Stroh, D .; Katzenbach, R. (1978): Der Einfluss von Hochhäusern und Baugruben auf die Nachbarbebauung.Bauingenieur 53, Springer-Verlag, Berlin, 281–286.

Katzenbach, R .; Bachmann, G .; Болед-Мекаша, Г .; Рамм, Х. (2005): Комбинированные свайно-плотные фундаменты (CPRF): подходящее решение для фундамента высотных зданий. Словацкий строительный журнал, № 3, 19–29.

Плотный фундамент — Требования к проектированию и применимость

🕑 Время чтения: 1 минута

Плотный или матовый фундамент — это большая бетонная плита или система плит и балок, которая поддерживает все нагрузки надстройки через стены или колонны в два или более рядов и опирается на слой почвы или скалу.Плотный фундамент может быть прямоугольным (рис. 1) или круглым (рис. 3). Когда матовый фундамент поддерживается колоннами, а не нижележащими материалами, это называется свайным фундаментом на плоту.

Мат или плотный фундамент классифицируется как мелкий фундамент, поскольку его глубина значительно меньше, чем у глубокого фундамента, но его глубина больше, чем у других типов неглубоких фундаментов. Это полезно для контроля дифференциальной осадки и передачи нагрузок, не превышающих несущую способность почвы, из-за целостного действия фундамента плота.

Матовые основы — идеальный вид фундамент в нескольких условиях, например, грунт с низкой несущей способностью, насыпь подошва покрывает около 70% конструкции, высокие нагрузки конструкции, мягкие карманы или полости в грунте до неизвестной степени, плот и сильно сжимаемый грунт и экстенты на большую глубину.

Существуют определенные требования, которые необходимо учитывать во время фундамента плота, чтобы произвести соответствующий такая конструкция, как минимальная глубина 50 см, необходимая глубина выемки примерно 2.5м и арматурное покрытие 50мм.

Рис.1: Сплошной плотный фундамент Рис. 2: Круглый плотный фундамент

Требования к проектированию плотного фундамента

  1. Методы расчета конструкции фундамента мата должны основываться на последней версии действующих норм.
  2. Не размещается на верхнем слое почвы.
  3. В соответствии с IS 1080 минимальная глубина основания матового покрытия должна составлять 50 см. Это необходимо для того, чтобы грунт имел безопасную несущую способность, которая предусмотрена при проектировании.
  4. Глубина основания мата должна удовлетворять требованиям к сдвигу.
  5. Для плотного фундамента можно использовать одинаковую толщину, если колонны расположены на равном расстоянии и не очень большие нагрузки.
  6. Согласно британскому стандарту ACI 318-14; Еврокод 7; и IS 456; Для матового основания требуется минимальное покрытие 50 мм.
  7. Вышеуказанное армирующее покрытие может быть увеличено из-за вредных химических веществ и минералов в почве и колебаний уровня грунтовых вод, когда он находится очень близко к фундаменту.
  8. Матовый фундамент следует укладывать ниже уровня, на который не влияют сезонные погодные условия, вызывающие набухание и усадку почвы. Кроме того, мороз может подвергнуть фундамент опасности, если он будет размещен на очень небольшой глубине.
  9. Когда матовый фундамент сооружается на песке, минимальная глубина фундамента составляет около 2,5 м ниже окружающей поверхности земли. если рассматривать меньшую глубину, края плота оседают значительно больше, чем внутренняя часть из-за отсутствия удержания песка.
  10. Однако британские стандарты определяют минимальную глубину 0,6 м от поверхности земли.
  11. Когда основание плота основано на песке, расчет определяется разницей осадки, но она определяется прочностью и жесткостью конструкции плота и ее очень трудно оценить.
  12. Точные оценки всех типов нагрузок, моментов и сил необходимы как для настоящего, так и для будущего расширения. Это очень важно, потому что, когда строительство фундамента будет завершено и хорошо закрепится в почве, его будет сложно укрепить в будущем.
  13. Фундаментные конструкции должны выдерживать приложенные нагрузки, моменты, силы и индуцированные реакции, не превышая безопасную несущую способность почвы.
  14. Осадка конструкции должна быть по возможности равномерной и находиться в допустимых пределах.
  15. Матовый фундамент должен обеспечивать достаточную безопасность для поддержания устойчивости конструкции из-за опрокидывания и / или скольжения.
  16. Конструкции фундамента подвергаются взаимодействию грунт-конструкция.Следовательно, поведение фундаментных конструкций зависит от свойств конструкционных материалов и грунта. Вот почему исследование почвы необходимо для определения свойств почвы, слоев и критериев ее оседания.
  17. Плоты, построенные на насыщенной глине, должны быть проверены как на несущую способность, так и на осадки, поскольку каждый из них может влиять на конструкцию.
  18. Вес плота не учитывается при проектировании конструкции, поскольку предполагается, что он переносится непосредственно грунтом.
  19. Плот может быть оребренным там, где расстояние между колоннами неравномерно, или для экономии использования относительно тонкой плиты на большей части площади.
  20. В качестве альтернативы плоты могут быть утолщены в местах расположения колонн для экономии, а глубина должна быть достаточной для сопротивления сдвигу.
Рис.3: Мат Фундамент

Применение плотного (матового) фундамента

  • Грунт с низкой несущей способностью
  • Подкладка основания покрывает около 70% конструкции
  • Высокие нагрузки на конструкцию
  • Для таких конструкций, как дымоходы, силосы, резервуары, большие машины
  • Конструкции и оборудование, чувствительные к неравномерной осадке
  • Мягкие карманы или полости в грунте до неизвестной протяженности плот
  • Водонепроницаемая конструкция под подвалами ниже уровня грунтовых вод
  • Сильно сжимаемый грунт и простирается на большую глубину

Как построить плотный фундамент, используя его преимущества?

Плотный фундамент нечасто используется при строительстве частных домов.Однако во всем мире он довольно широко используется для строительства самых разных зданий. Свойства этого типа основы делают его пригодным для многих климатических зон. Конечно, помимо существенных преимуществ есть и недостатки. Давайте разберемся, как построить плотный фундамент и его особенности!

Что такое плотный фундамент?

Изготавливается из железобетонной плиты и устанавливается по всей площади здания на уровне земли или вырывается внутри.Назначение плотного фундамента — распределение нагрузки по объему, что предотвращает деформацию построенных объектов при движении грунта.

Толщина бетонной плиты может варьироваться от 8 до 12 дюймов. Укладка плит предполагает подготовку грунта и устройство песчаной «подушки».

Типы плотных фундаментов

Существует два типа этого типа фундамента: классический и плавающий.

  1. Классический тип расположен ниже нормального уровня промерзания почвы. Таким образом можно дополнить вашу конструкцию цокольным этажом или цокольным этажом.
  2. Плавучий тип укладывается на глубину 25-35 дюймов, что исключает возможность постройки цокольного этажа или подвала.

Также существуют следующие виды плотового фундамента:

  1. Обычное. Его укладка возможна при обычной рытье котлована, который затем утрамбовывается и выравнивается. Минимальная толщина «подушки» должна быть не менее 6 дюймов.
  2. Цельный (монолитный) или утепленный, что чаще всего используется в холодном климате.
  3. Перекрытие решетчатое целиком.Он используется в основном для огромных объектов.

Сфера применения

Плотный фундамент считается лучшим вариантом при строительстве домов из различных материалов, как легких, так и тяжелых. Допускается на любых почвах, от песчаных до торфяных. Эта плита идеально выравнивает вертикальные и горизонтальные смещения грунта. Не боится грунтовых вод, которые оказывают довольно сильное воздействие. В частном строительстве фундамент из плит можно комбинировать с любыми материалами.

Технология укладки

Первоначально необходимо обследовать грунт на месте будущего строительства для определения толщины песчаной «подушки». Только тогда сделайте финальный сюжет.

Установка плотного фундамента включает следующие этапы:

  1. Снимите верхний слой земли и выкопайте яму. Его глубина должна превышать глубину промерзания почвы. Выровняйте и утрамбуйте дно ямы.
  2. Установить песчаную подушку, также выровнять и утрамбовать.
  3. Установить гидроизоляционные и водоотводящие системы.
  4. Уложить опалубку по всему периметру будущего здания.
  5. Далее также по периметру установить фурнитуру и сделать арматуру.
  6. Начинается заливка бетона. Бетон следует заливать слоями по 6 дюймов каждый. Если вы используете готовые плоты, сделайте сверху бетонную стяжку.
  7. Осуществить вибрацию затвердевшего бетона для придания дополнительной прочности.

Плотный фундамент различается по типам используемых плит:

  • Для строительства небольших конструкций обычно используются монолитные плиты, отличающиеся простотой технологии формования и небольшой глубиной укладки;
  • Для промышленных и высотных зданий используют фундаментные плиты с ребрами жесткости, собранные из отдельных скрепленных между собой деталей, или используют полностью монолитную конструкцию;
  • Для сверхустойчивых конструкций, особенно в районах с повышенной сейсмической активностью, используют коробчатые конструкции, собранные из модульных или монолитных бетонных коробов, жестко скрепленных между собой.

Достоинства и недостатки

Основным преимуществом плотного фундамента является его большая опорная поверхность, которая значительно снижает давление на землю. Как следствие, исключается дифференциальная осадка и деформация стен.

Среди других преимуществ можно отметить следующие:

  • Простота установки;
  • Гарантия безопасности и долговременной прочности;
  • Противостояние грунтовым и грунтовым водам;
  • Предотвращение движения грунта;
  • Создание подвала;
  • Использование плотов в качестве основания первого этажа.

Существенным недостатком является его стоимость, более высокая по сравнению с другими вариантами. Однако они оправданы гарантированной надежностью к неблагоприятным природным условиям.


Рекомендовать:

Детальная инструкция по устройству и ремонту фундаментной плиты.

Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак

Abstract

Основная причина проблемного разрушения грунта при определенной нагрузке — низкая несущая способность и чрезмерная осадка.В связи с растущим интересом к использованию неглубокого фундамента для поддержки тяжелых конструкций важно изучить методы улучшения почвы. Техника использования геосинтетического армирования широко применяется в последние несколько десятилетий. Целью данной статьи является определение влияния использования георешетки Tensar BX1500 на несущую способность и осадку ленточного основания для различных типов почв, а именно Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия в Мосуле, Ирак. Расчет армированных и неармированных грунтовых оснований проводился численно и аналитически.Был протестирован ряд условий путем изменения количества ( N ) и ширины ( b ) слоев георешетки. Результаты показали, что георешетка может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Почва на участке Аль-Рашидиа была песчаной и показала лучшее улучшение, чем почвы на двух других участках (глинистые почвы). Оптимальная ширина георешетки ( b ) в пять раз превышала ширину основания ( B ), в то время как оптимальное число георешетки ( N ) не было получено.Наконец, численные результаты предельной несущей способности были сопоставлены с аналитическими результатами, и сравнение показало хорошее соответствие между результатами анализа и оптимальным диапазоном, опубликованным в литературе. Значительные результаты показывают, что усиление георешетки может способствовать улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR, подтвержденные расчетами коэффициента улучшения.Таким образом, полученные результаты дополнили выгоду от эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Образец цитирования: Хасан Н.И., Мохд Тайб А., Мухаммад Н.С., Мат Язид М.Р., Муталиб А.А., Абанг Хасболлах Д.З. (2020) Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов почв в Мосуле, Ирак. PLoS ONE 15 (12): e0243293. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243293

Редактор: Цзяньго Ван, Китайский горно-технологический университет, КИТАЙ

Поступила: 17 июня 2020 г .; Одобрена: 19 ноября 2020 г .; Опубликовано: 17 декабря 2020 г.

Авторские права: © 2020 Hasan et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе.

Финансирование: Инициалы автора: AMT Номер гранта: GGPM-2018-039 Спонсор: Universiti Kebangsaan Malaysia URL: https://www.ukm.my/portal/ Роль спонсора: Оплата сборов за публикацию и предоставление оборудования для проекта.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Методы улучшения грунта с помощью геосинтетических материалов были широко разработаны за последние несколько десятилетий, особенно в области строительства дорожных покрытий и фундаментов. Хотя было проведено множество экспериментальных исследований для определения эффекта геосинтетического армирования, анализ различается в отношении свойств геотекстиля, таких как форма и размеры, расстояние и толщина [1–13].Кроме того, в исследованиях также анализируется влияние различных типов грунтов и конструкций основания. Что касается поведения грунта с классификацией песчаных грунтов, многочисленные аналитические исследования внесли свой вклад в изучение взаимодействия грунта и конструкции, проведенного несколькими исследователями в отношении несущей способности оснований из грунта, армированного георешеткой [13–17]. Кроме того, бесчисленные численные модели, позволяющие сэкономить время и средства, были выполнены для исследования несущей способности и осадки армированного грунта [9, 18–29].Концепция армированного грунта как строительного материала, основанная на существовании взаимодействий между грунтом и арматурой за счет прочности на растяжение, фрикционных и адгезионных свойств арматуры, была впервые введена французским архитектором и инженером Анри Видалем в 1960-х годах [29]. С тех пор этот метод широко используется в инженерно-геологической практике. Геосинтетика, которая используется в армированных грунтах, бывает многих типов, включая геосетки, геотекстиль, геомембраны, геосинтетические глиняные облицовки, геосетки и геоячейки [30].Георешетка — один из строгальных геосинтетических материалов, обычно изготавливаемых из полимеров; В настоящее время различные разновидности геосеток изготавливаются из полипропилена или полипропилена высокой плотности (HDPP), что способствует эффективному использованию различных геотекстильных материалов.

Фундамент с системой армирования грунтом называется фундаментом с грунтовым покрытием (РПГ). Рис. 1 иллюстрирует типичный геосинтетический армированный грунт фундамент и описание различных геометрических параметров. Параметры армирования георешеткой включают расстояние между верхними слоями ( и ), расстояние по вертикали ( с или х ), количество слоев армирования ( N ), общую глубину армирования ( d ) и ширину арматуры ( б ).Как указано в литературе, оптимальное значение для параметров ( u / B ) и ( h / B ) составляет 0,33 (где B — ширина основания). Во многих исследованиях были выбраны разные размеры основания и георешетки, но все результаты указывают на различное поведение в зависимости от классификации почвы. Можно понять, что разные географические районы имеют разные типы почвы и условия, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для улучшения грунтовых оснований.Более того, фундаменты из армированного грунта могут быть экономичной альтернативой обычным фундаментам мелкого заложения с большими размерами фундамента, которые, в свою очередь, увеличивают осадку фундамента из-за увеличения глубины зоны влияния под фундаментом или замены слабых слоев грунта подходящими материалами [31] .

В течение последних тридцати лет было проведено множество экспериментальных, численных и аналитических исследований для изучения поведения RSF для различных типов почв.Все исследования показали, что использование арматуры может значительно увеличить несущую способность и уменьшить осадку грунтовых оснований [33]. Чен и Абу-Фарсах и др. . В работе [34] для оценки преимуществ фундамента с усиленным грунтом использовались две концепции, например коэффициент несущей способности (BCR) и коэффициент уменьшения осадки (SRR). BCR определяется как отношение несущей способности фундамента из армированного грунта к несущей способности фундамента из неармированного грунта, тогда как SRR определяется как отношение уменьшения осадки основания на основе армирования к осадке основания из неармированного грунта при постоянном поверхностном давлении [ 35].BCR представлен как: (1)

Где:

( q ult ) r — предельная несущая способность фундамента с усиленным грунтом.

( q ult ) u — предельная несущая способность неармированного грунтового основания.

И SRR определяется как: (2)

Где:

s R — осадка армированного грунтового основания.

с 0 — осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследовательских усилий были направлены на изучение параметров и переменных, которые будут влиять на значения BCR и SRR. Другие исследования также были сосредоточены на улучшении осадки фундамента, других геотехнических конструкций и методов расчета, таких как Abbas и др. . [36], Rosyidi и др. . [37], Хаджезаде и др. . [38], Joh и др. .[39], Чик и др. . [40], Ли и др. . [41], Азриф и др. . [42] и Zhanfang и др. . [43] работают. Гвидо и др. . [1] провели экспериментальное исследование земляных плит, армированных геотекстилем. Их модельные испытания проводились с использованием квадратного фундамента на песке. Они показали, что BCR уменьшалась с увеличением ед / В ; улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 0B для u / B , h / B и b / B соотношения 0,5, 0,25 и 3. Незначительное улучшение BCR наблюдалось при увеличении отношения длин ( b / B ) армирования сверх трех с двумя армирующими слоями и отношениями u / B и h / B , равными 0,25 и 0,25, соответственно. Кроме того, Ли и др. . [44] провели испытание лабораторной модели с использованием жесткой ленточной опоры, опирающейся на плотный песок, покрывающий мягкую глину, со слоем геотекстиля на границе раздела.Они обнаружили, что армирующий слой на границе раздела песок-глина привел к дополнительному увеличению несущей способности и уменьшению осадки основания; Эффективная ширина арматуры, которая привела к оптимальным характеристикам основания, оказалась примерно в пять-шесть раз больше ширины основания.

Кроме того, исследование методом конечных элементов, проведенное Курианом и др. . [45] на ленточном основании, поддерживаемом армированным песком, с использованием модели грунта Дункана-Чанга показали явное уменьшение осадки в армированном песке при более высоких нагрузках, чем в случае неармированного песка.Численные результаты также показали, что небольшое увеличение осадки произошло в армированном песке на начальной стадии процесса нагружения. Возможное объяснение этого явления дано Курианом и др. . [45] было то, что нормальная нагрузка была слишком мала, чтобы мобилизовать достаточное трение между грунтом и арматурой. Относительное движение между грунтом и арматурой увеличивалось с увеличением нагрузки и уменьшалось с увеличением глубины армирования.Максимальное напряжение сдвига на границе раздела грунт-арматура произошло на относительном расстоянии ( x / B ) примерно 0,5 от центра основания, а напряжение, развиваемое в арматуре, было максимальным в центре и постепенно уменьшалось к концу. арматуры. С другой стороны, Махарадж [19] выполнил численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом армированной глиной, с использованием модели грунта Друкера – Прагера. Он пришел к выводу, что в случае однослойной арматуры оптимальное соотношение расстояния между верхними слоями ( u / B ) оказалось около 0.125 из армированной глины. Он также обнаружил, что эффективное соотношение длины ( b / B ) арматуры было около 2,0, глубина влияния зависела от жесткости арматуры, а увеличение геосинтетической жесткости уменьшило оседание основания.

Хотя многие исследования показали много интересных особенностей механизма взаимодействия грунт-геосинтетика, методы, используемые для проектирования геосинтетических грунтовых систем, все еще различаются и в большинстве случаев озадачивают инженеров.В основном использовался расчет системы армированного грунта с использованием методов предельного равновесия, который считался очень консервативным [46–48]. В последнее время внедрение метода конечных элементов для моделирования и анализа системы армированного грунта обеспечило соответствующие проектные характеристики, низкую стоимость и скорость, с использованием различных систем армирования грунта и граничных условий [49]. Однако необходимость численного и аналитического исследования, учитывающего основные факторы механизма взаимодействия армированного грунтового основания, остается актуальной.В этой статье анализ несущей способности и осадки армированного георешеткой и неармированного грунтового основания трех участков (т.е. Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика) в Мосуле, Ирак, проводится численно с помощью программы конечных элементов Plaxis. и сравнивается с аналитической несущей способностью, рассчитанной теоретически с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17]. Производные и аналитические методы основаны на анализе предельного равновесия и рассчитывают только предельную несущую способность для данного осадки.Поскольку с помощью этих методов невозможно получить осадки, поэтому осадки, полученные в результате численного анализа, были использованы в теоретическом методе.

Механизм армирования георешеткой

Во многих случаях при строительстве неглубокие фундаменты возводятся поверх существующего слабого грунта, что приводит к низкой несущей способности и чрезмерным проблемам осадки. Недостатки могут вызвать структурное повреждение, снижение срока службы и ухудшение уровня производительности [50].В этих условиях методы улучшения почвы использовались в течение длительного времени для решения проблемы, связанной с этими типами почв. Несколько исследователей разработали различные методы улучшения почвы для повышения прочности почвы с помощью различных методов стабилизации. Для решения вышеупомянутых проблем с почвой было разработано несколько типов методов улучшения почвы, включая цементацию, вертикальные дренажи, замену грунта, укладку свай и геосинтетическое армирование [51–54]. Полимерная природа геосинтетического материала делает геосинтетические изделия долговечными в различных условиях грунта и окружающей среды.Общие применения геосинтетики в области инженерно-геологической инженерии включают повышение прочности и жесткости подповерхностного грунта, подчеркнутого на неглубоких основаниях и тротуарах, обеспечение устойчивости грунтовых подпорных конструкций и откосов, обеспечивая безопасность плотин, как описано в Han et al . [55] и Ван и др. . [56] работают. Георешетка используется для улучшения механических характеристик подземного грунта при внешних нагрузках. Таким образом, он широко применяется в качестве армирующих слоев в стенах из механически стабилизированного грунта (MSE) и геосинтетического армированного грунта (GRS), в качестве меры стабилизации откосов и в качестве армирования подземного грунта под тротуарами и основаниями.Высокая растягивающая способность геосеток позволяет слоям армирования принимать на себя значительную часть растягивающих напряжений, возникающих в массиве грунта из-за действия внешней нагрузки. Таким образом, георешетки действуют как армирующие элементы и усиливают нагрузочно-деформационные характеристики армированного грунтового массива.

В ходе некоторых экспериментальных исследований Бинке и Ли [14] оценили несущую способность грунта, армированного металлическими полосами; Результаты испытаний показали, что несущая способность может быть улучшена в 2–4 раза за счет усиления грунта.Результаты их испытаний также показали, что арматура, размещенная ниже глубины воздействия, которая составляла приблизительно 2B , оказала незначительное влияние на увеличение несущей способности и размещение первого слоя на ( u / B = 0,3) ниже основание фундамента привело к максимальному улучшению. Акинмусуру и Акинболаде [57] исследовали влияние использования канатных волокон в качестве армирующих элементов на песчаную почву; их результаты показали, что предельная несущая способность может быть увеличена до трех раз по сравнению с неармированным грунтом; Оптимальное расстояние между верхними слоями ( и ) было определено равным 0 . 5B , и они показали, что улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 75Б . Сакти и Дас [2] провели экспериментальное исследование фундамента из глинистого грунта, армированного геотекстилем. Результаты их испытаний показали, что большинство преимуществ геотекстильного армирования было получено при соотношении расстояния между верхними слоями ( u / B ), равном 0.От 35 до 0,4. Для u / B 0,33 и h / B 0,33, BCR увеличился с 1,1 до 1,5, когда количество слоев увеличилось с 1 до 3, и после этого оставался практически постоянным. Затем определено, что глубина воздействия при укладке геотекстиля составляет 1,0 B . Наиболее эффективная длина геотекстиля равнялась четырехкратной ширине ленточного фундамента

.

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование, чтобы изучить эффект использования однослойной песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкой почве.Результаты показали, что произошло существенное уменьшение осадки нижележащего мягкого грунта, а коэффициент реакции земляного полотна K30 был улучшен на 3000%; деформация уменьшилась на 44%. Более того, Рафтари и др. . [24] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом усиленным откосом, с использованием модели грунта Мора – Кулона. Результаты испытаний показали, что осадка фундамента на неармированном склоне более сильная, чем на усиленном.Так как осадка в армированной ситуации с тремя слоями арматуры уменьшилась примерно на 50%. Они сообщили, что для достижения наименьшей осадки оптимальное вертикальное расстояние между георешетками ( х ) должно быть эквивалентно ширине фундамента ( B ). Хинг и др. . [5] провели серию модельных испытаний на ленточных фундаментах, поддерживаемых песком, армированным георешеткой. Результаты испытаний показали, что размещение георешетки на глубине ( d / B ) больше 2.25 не привело к улучшению несущей способности ленточного фундамента. Для достижения максимальной выгоды минимальный коэффициент длины ( b / B ) георешетки должен быть равен 6. BCR, рассчитанный при ограниченном соотношении осадки ( s / B ) 0,25, 0,5 и 0,75, составил примерно 67 % –70% от окончательного BCR.

Адамс и Коллин [11] выполнили несколько серий крупномасштабных полевых испытаний. Испытания проводились в бетонном боксе с четырьмя квадратными опорами различных размеров.Для испытаний был выбран мелкодисперсный песок для бетонного раствора с плохой сортировкой. Результаты испытаний показали, что три слоя армирования георешеткой могут значительно увеличить несущую способность и что коэффициент предельной несущей способности (BCR) может быть увеличен до более чем 2,6 для трех слоев армирования. Однако величина осадки, необходимая для этого улучшения, составляла примерно 20 мм ( s / B = 5%) и могла быть неприемлемой для некоторых фундаментов. Результаты также показали, что положительные эффекты армирования при низком коэффициенте осадки ( s / B ) могут быть максимально достигнуты, когда расстояние между верхними слоями меньше 0.25 В . В качестве альтернативы, Arab et al . [27] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом песчаным грунтом, с использованием модели затвердевающего грунта. Они сообщили, что для геометрических параметров u / B = h / B = 0,5 и b / B = 4, эффект увеличения количества слоев георешетки ( N ) на несущую способность армированных георешеткой грунтов увеличили несущую способность и немного увеличили общую жесткость армированного песка.Увеличение жесткости георешетки также привело к увеличению BCR. Несмотря на то, что исследования грунтового основания, армированного георешеткой, проводились широко, поведение грунта не полностью отражено, особенно с учетом оптимизированного применения георешетки. Численное моделирование в этом исследовании способствует более глубокому пониманию грунтового основания за счет определения арматуры в моделях грунта.

Численное моделирование

Численное моделирование поведения армированного и неармированного грунтового основания проводилось с использованием программного обеспечения Plaxis.Plaxis — это программа конечных элементов, специально разработанная для анализа деформации и устойчивости в инженерно-геологических задачах [59]. В этом исследовании процесс тестирования включает в себя полное моделирование грунта, усиления георешетки, установки фундамента и приложения нагрузки, как показано на рисунке 1. Реальные сценарии могут быть смоделированы с помощью модели плоской деформации, которая используется в текущей задаче. Модель плоской деформации подходит для реализации с относительно однородным поперечным сечением, схемой нагружения и большой протяженностью модели в направлении, перпендикулярном плоскости модели, где нормальные напряжения полностью учитываются, но смещения и деформации принимаются равными нулю. .

Анализ модели

В Plaxis доступны различные модели почв. С помощью моделирования методом конечных элементов в данной работе была рассмотрена упруго-идеально пластичная модель грунта Мора – Кулона. Конститутивная модель Мора-Кулона широко используется в большинстве инженерно-геологических задач, поскольку исследователи показали, что комбинации напряжений, приводящие к разрушению в образцах грунта при трехосных испытаниях, соответствуют контуру разрушения по критерию Мора-Кулона (шестиугольная форма) Гольдшейдера [60].При использовании конститутивной модели Мора-Кулона в качестве входных данных требуются пять параметров [61]. Эти пять параметров могут быть получены путем анализа основных испытаний грунта, и они состоят из двух параметров жесткости: эффективного модуля упругости ( E ′) и эффективного коэффициента Пуассона ( v ′) и трех параметров прочности: эффективного сцепления ( c ). ′), Эффективный угол трения ( φ ′) и угол расширения ( ψ ). В 2D-пространстве огибающая разрушения символизирует прямую или слегка изогнутую линию, касающуюся круга Мора или точек напряжения.В диапазонах напряжений в пределах области текучести почвенный материал эластичен. По мере развития критического сочетания напряжения сдвига и эффективного нормального напряжения точка напряжения будет совпадать с зоной разрушения, и предполагается идеально пластичное поведение материала с непрерывным сдвигом при постоянном напряжении. После достижения идеально пластичного состояния материал никогда не сможет вернуться к полностью эластичному поведению без каких-либо необратимых деформаций. Ленточный фундамент моделируется как жесткая плита и в анализах считается очень жестким и грубым.

Детали армированных георешеткой грунтов, рассматриваемых в модельных испытаниях, показаны в Таблице 1. В Plaxis армирование георешетки представлено с помощью специальных элементов растяжения (пятиузловых элементов георешетки). Георешетки имеют только нормальную жесткость и не имеют жесткости на изгиб, которая может выдерживать только растягивающие усилия. Единственное свойство материала георешетки — упругая осевая жесткость EA . Для моделирования взаимодействия элементов георешетки с окружающей почвой часто бывает удобно комбинировать эти элементы георешетки с интерфейсами.Назначенные интерфейсы почва-георешетка показаны на рис. 2. Каждому интерфейсу назначена виртуальная толщина, которая является воображаемым размером, используемым для определения свойств материала границы раздела. Модель упруго-идеально пластическая используется для описания поведения границ раздела при моделировании взаимодействия грунт-георешетка. Кулоновский критерий используется для различения упругого поведения, при котором небольшие смещения могут происходить внутри границы раздела, и пластического поведения границы раздела, когда происходит постоянное скольжение.Параметры границы раздела рассчитываются на основе параметров окружающей почвы с использованием коэффициента взаимодействия R inter , определяемого как отношение прочности на сдвиг границы раздела к прочности почвы на сдвиг [59]. В этом исследовании используются 15-узловые элементы грунта, а прочность границы раздела установлена ​​вручную. Для реального взаимодействия грунт-конструкция граница раздела слабее и гибче, чем связанный грунт, что означает, что значение R inter должно быть меньше 1.Следовательно, R inter предполагается равным 0,9 в настоящем исследовании.

После того, как геометрическая модель полностью определена и свойства материала назначены слоям грунта и структурным объектам, сетка применяется для расчетов методом конечных элементов (КЭ). Plaxis включает в себя процедуру полностью автоматического создания сетки, в которой геометрия дискретизируется на элементы типа базового элемента и совместимые структурные элементы, как показано на рис. 3. Основным типом элемента в сетке, использованной в настоящем исследовании, является треугольный элемент со средним размером 0.5–2 м, что обеспечивает точный расчет напряжений и разрушающих нагрузок. Plaxis предлагает пять различных плотностей ячеек, от очень крупной до очень мелкой. Предварительные расчеты проводились с использованием пяти доступных уровней глобальной грубости сетки, чтобы получить наиболее подходящую плотность сетки и минимизировать влияние зависимости сетки на моделирование методом конечных элементов. В ходе анализа количество треугольных элементов и точек напряжения в модели для каждого участка было изменено в зависимости от плотности сетки и расположения арматуры.В таблице 2 показано изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки моделей трех участков для случая пяти слоев георешетки. Как видно на рис. 4, размер сетки оказывает минимальное влияние на результаты после примерно 240 элементов для стоянки Башика и 400 элементов для стоянок Аль-Хамедат и Аль-Рашидиа. Для Ba’shiqa это соответствует крупной сетке с уточнением вокруг элементов георешетки и фундамента модели, где ожидаются большие концентрации напряжений, и средней сетке с уточнением как для Аль-Хамедат, так и для Аль-Рашидиа.

Смоделированные граничные условия предполагались такими, что вертикальные границы были свободными по вертикали и ограничены по горизонтали, в то время как нижняя горизонтальная граница была полностью фиксированной, как показано на рис. 5. Рассматриваемые вертикальные границы сетки находились на расстоянии 10 м от центра сетки. фундамент с каждой стороны, в то время как нижняя горизонтальная граница была на 20 м ниже основания фундамента, так что эти границы не влияют на напряжения и деформации, возникающие в массиве грунта.В исследовании использовалась точечная нагрузка. Конструкция моделировалась с увеличивающейся величиной нагрузки до тех пор, пока почва не достигла невозможности исследовать оседание под действием приложенной нагрузки. После создания геометрической модели и создания сетки конечных элементов необходимо указать начальное напряженное состояние. Начальные условия состоят из двух различных режимов: один режим для создания начального давления воды, а другой режим для задания начальной геометрической конфигурации и создания начального эффективного поля напряжений.Поскольку слои почвы для Аль-Хамедат и Башика сухие, а уровень грунтовых вод на участке Аль-Рашидиа достаточно глубок, чтобы не влиять на поведение фундамента, состояние грунтовых вод было принято как незначительное. Начальные напряжения в грунте генерируются с использованием формулы Джаки, выраженной уравнением 3 (в программном обеспечении Plaxis процедура создания начальных напряжений грунта часто известна как процедура K 0 ). (3) где K 0 — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

Plaxis позволяет выполнять различные типы расчетов методом конечных элементов, такие как расчет пластичности, анализ консолидации, анализ уменьшения Phi-c и динамический расчет. Для текущего исследования был выбран пластический расчет. Для проведения анализа упругопластической деформации следует выбрать пластический расчет. Этот тип расчета подходит для большинства практических геотехнических приложений. В инженерной практике проект делится на фазы проекта. Точно так же процесс расчета в Plaxis также разделен на этапы расчета.В данном исследовании рассматриваются два этапа расчета. Первый — это начальная фаза, которая представляет начальную ситуацию проблемы. Второй этап включает в себя усиление георешетки и приложение нагрузки на внешние линии.

При расчетах методом конечных элементов анализ становится нелинейным, если задействован расчет пластичности, что означает, что каждый этап расчета должен решаться в этапах расчета (этапах нагрузки). Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения.Если шаг вычисления подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, примерно 5–10, а если шаг большой, то количество требуемых итераций будет чрезмерным, и решение может отличаться. Итерационные параметры в программном обеспечении: желаемый минимум и максимум в первую очередь предназначены для определения того, когда расчет должен включать большие или меньшие шаги. Если расчет может решить шаг нагрузки (следовательно, сходиться) за меньшее количество итераций, чем желаемый минимум, который по умолчанию равен 4, он начинает использовать шаг нагрузки, который в два раза больше.Если, однако, для вычисления требуется больше итераций, чем желаемый максимум, который по умолчанию равен 10 для схождения, вычисление решит выбрать шаг вычисления только половинного размера. Для пластического анализа изменение желаемого минимума или желаемого максимума не влияет на результаты. Пока расчет сходится на каждом шаге, неважно, использует ли расчет много маленьких шагов с несколькими итерациями или ограниченное количество больших шагов с большим количеством итераций на шаг.

Существует несколько процедур для решения задач нелинейной пластичности. Все процедуры основаны на автоматическом выборе размера шага в зависимости от применяемого алгоритма. Предельный уровень продвижения нагрузки — одна из таких процедур, которая используется в текущем анализе. Процедура автоматического определения размера шага используется в основном для этапов расчета, когда необходимо достичь определенного предельного уровня нагрузки. Процедура завершает расчет при достижении заданного уровня нагрузки или при обнаружении разрушения грунта.Количество дополнительных шагов установлено на 1000, чтобы процесс расчета продолжался до конца до того, как будет достигнуто количество дополнительных шагов. В этой процедуре итерационные параметры установлены на стандартные и показали хорошую производительность при сходимости вычислений. В стандартных настройках допустимая ошибка, которая представляет собой отклонение от точного решения, была установлена ​​на 0,03, коэффициент чрезмерной релаксации, который отвечает за уменьшение количества итераций, необходимых для сходимости, был установлен на 1,2, максимальное количество итераций было установлено на 50, желаемая минимальная и максимальная итерация была установлена ​​на 4 и 10 соответственно, и, наконец, было активировано управление длиной дуги, что важно для сходимости вычислений и точного определения нагрузки при отказе, иначе расчет будет повторяться и нагрузка при отказе будет переоценен.Поэтапное строительство было выбрано в качестве варианта ввода нагрузки, где можно определить значение и конфигурацию нагрузки, а также состояние отказа, которое должно быть достигнуто. Поскольку поэтапное строительство выполняется с использованием процедуры предельного уровня увеличения нагрузки, оно контролируется общим множителем (∑Mstage). Этот множитель обычно начинается с нуля и достигает конечного уровня 1,0 в конце фазы расчета. Временной интервал фазы расчета считается нулевым, поскольку анализ модели является пластическим и не включает консолидацию или использование модели ползучести мягкого грунта.

Свойства материала

Почвы были собраны с трех разных участков в Мосуле, Ирак: Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия. Мосул расположен в северной части Ирака. Район характеризуется обширными равнинами и антиклиналями. Возле реки Тигр расположены три уровня накопленных террас аллювиальных почв. Большая часть почвы в этом районе умеренно экспансивного типа. Плоские участки между антиклиналями покрыты слоистыми наносами стока, которые включают глину, песок, ил, а иногда и покрыты россыпью гравия.В таблице 3 показаны механические и физические свойства почвы, а в таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерна для каждого задействованного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства основания показаны в Таблице 4. Двухосные георешетки (Tensar BX1500), показанные на Рис. 5, использовались для укрепления почвы на всех трех участках. Различные свойства армирования георешеткой, использованные при моделировании методом конечных элементов данного исследования, показаны в Таблице 5.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки под нагрузкой усиленного и неармированного грунта на трех упомянутых площадках, в то время как результаты аналитического анализа Уравнение Мейерхофа [63] и метод, полученный Ченом и Абу-Фарсахом [17], были значениями BCR для этих грунтов с усилением георешетки.

Грунты неармированные

Три моделирования методом конечных элементов были проведены с использованием программного обеспечения Plaxis для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждого участка. На рис. 6 показана деформированная сетка (увеличенная до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. На рис. 6 можно увидеть небольшой подъем грунта по краям основания и осадку 57,43 мм, что указывает на разрушение грунта при сдвиге. На рис. 7 и 8 показаны разработанные вертикальное напряжение и вертикальное смещение неармированного грунта, соответственно, при приложении разрушающей нагрузки.На рис. 7 и 8 показан пузырь приращений вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, в пределах профиля почвы из-за приложения нагрузки полосы [64]. Однако вертикальное напряжение и вертикальное смещение уменьшались с увеличением глубины, как показано на этих рисунках значениями штриховки контуров. Соответствующие напряжения и перемещения в горизонтальном направлении представлены на рисунках 9 и 10 соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения на рис. 9 были сосредоточены непосредственно под основанием на глубине B и по горизонтали шириной B ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было ясно, что грунт разрушился под действием местного сдвига.

Максимальная часть горизонтального смещения, представленная на Рис. 10, приходилась на поверхность почвы, и это было причиной вспучивания почвы по краям основания. Однако эти горизонтальные напряжения и смещения значительно повлияли на поведение георешетки, как будет обсуждаться позже в разделе с усиленным грунтом. Напряжения сдвига и деформации, связанные с разрушением, показаны на рисунках 11 и 12 соответственно. Обратите внимание, что максимальные касательные напряжения и деформации или зона сильного сдвига располагались под краями фундамента и почти распространялись на глубине 2 B по горизонтали на расстоянии B от краев фундамента и значительно уменьшались на нижние глубины.Тем не менее, местное разрушение при сдвиге было почти очевидно из затенения касательных напряжений, показанных на рис. 11. На рис. 13 представлены точки пластичности или точки пластичности разрушения, образовавшиеся в массиве грунта под действием разрушающей нагрузки. Пластическая точка — это точка, соответствующая необратимому напряжению и деформации, которая расположена на огибающей Мора-Кулона (огибающая является функцией угла внутреннего трения сцепления грунта).

На рис. 13 также показаны точки растяжения (точки с черным цветом) на поверхности почвы, которые соответствуют трещинам от растяжения (участки напряжений от растяжения).Однако эти точки натяжения указывали на то, что грунт разрушился под действием растяжения, а не сдвига. Теоретическая предельная несущая способность неармированного грунта была получена с помощью формул (4) — (9). Параметры прочности на сдвиг (c и φ ) и удельный вес ( γ ), используемые в следующих уравнениях, показаны в таблице 3.

Сайт Аль-Хамедат:

Сайт Башики:

Сайт в Аль-Рашидии:

Результаты неармированного грунтового основания, полученные путем численного анализа, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейерхофом [63], показаны в Таблице 6.Здесь можно увидеть, что числовые значения несущей способности были больше, чем теоретические значения. Высокое значение несущей способности может быть связано с тем, что уравнения несущей способности обычно недооценивают (более консервативно) предельную несущую способность грунта [64]. Кривые зависимости давления от осадки из численного анализа неармированных грунтовых оснований трех площадок показаны на рис. 14–16. Кроме того, эти цифры показывают метод, используемый для определения предельной несущей способности по кривым нагрузки – осадки; он представляет собой консервативное и наиболее реальное состояние отказа.Этот метод представляет собой метод касательных пересечений, разработанный Траутманном и Кулхави [65].

Из рисунков 14–16 можно заметить, что грунт Аль-Хамедат показывает более высокую несущую способность ( q u = 640 кПа ), чем два других участка, где грунт Ba’shiqah показывает промежуточную несущую способность. значение ( q u = 365 кПа ), а почва Аль-Рашидия является самой низкой ( q u = 67 кПа ) среди почв.Это различие может быть связано с характеристиками и свойствами почвы, указанными в Таблице 3 и Таблице S1. Считается, что почва на участке Аль-Хамедат представляет собой твердую глину с высокой степенью сцепления ( c = 40 кПа ), Аль-Рашидиа представляет собой песчаный грунт с высоким углом трения ( φ = 28 °) с нулевым сцеплением ( c = 0 кПа), в то время как почва на участке Башика классифицируется как глинистая от низкой до средней с относительно низким сцеплением ( c = 15 кПа ) по сравнению с почвой Аль-Хамедат.

Армированные грунты

Девяносто расчетов методом конечных элементов было проведено на армированном грунтовом основании, чтобы изучить влияние усиления георешетки на предельную несущую способность и осадку ленточного основания, расположенного на трех упомянутых участках. Деформированная сетка (увеличенная до 10 раз) армированного георешеткой грунта показана на рис. 17. Кроме того, осадка была уменьшена до 44,68 мм за счет включения арматуры георешетки, где уменьшение осадки было отнесено за счет подъемных сил. создается арматурой георешетки во время деформации и мобилизации осевых растягивающих сил слоев арматуры.Кроме того, просачивание грунта на краях основания уже исчезло, что означало, что грунт не разрушился при сдвиге, как упоминалось ранее в случае неупрочненного грунта. На рис. 18 показаны горизонтальные напряжения, возникающие в массиве укрепленного грунта. Видно, что горизонтальные напряжения были немного увеличены до значения 228,96 кН / м 2 из-за передачи части вертикальной нагрузки на горизонтальную нагрузку, которую несет арматура и, в свою очередь, на окружающий грунт. Кроме того, горизонтальные напряжения были распределены по слоям арматуры шириной 5 B , что указывало на взаимосвязь и взаимодействие слоев почвы и георешетки; в результате силы растяжения внутри арматуры были мобилизованы, как показано на рис.19.

На рис. 20 показано распределение горизонтальных смещений в армированном грунте. Понятно, что смещение уменьшено до 8,68 мм из-за ограничения слоев арматуры, стрелки почти одинаково распределены по слоям арматуры и небольшие значения смещения, вызванные на поверхности почвы, по сравнению с неармированным состоянием, когда большая часть горизонтального смещения произошла на верхняя часть почвы, вызывающая вспучивание почвы. Следовательно, разрушение грунта при сдвиге предотвращается путем передачи приложенной вертикальной нагрузки к силам растяжения в арматуре георешетки за счет поверхностного трения и опоры между грунтом и арматурой.На рисунках 21 и 22 показаны напряжения сдвига и деформации армированного грунта и их распределение вдоль арматуры георешетки, соответственно. Замечено, что области концентрации касательных напряжений и деформаций под фундаментом уменьшаются за счет распределения напряжений и деформаций вдоль и через слои арматуры, что приводит к изменению плоскости разрушения и предотвращает разрушение в армированной зоне. Пластические точки в усиленной зоне изображены на рис. 23.Показано, что точки пластичности сильно концентрируются вдоль армированной зоны, что указывает на экстремальные напряжения, возникающие на границе раздела между почвой и георешеткой. Следовательно, это оправдывает взаимодействие между грунтом и георешеткой и изменение механизма разрушения.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на предельную несущую способность

На рис. 24–26 показано изменение BCR с шестью различными значениями ширины георешетки (b) для от 1 до 5 слоев георешетки ( N ) для трех участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.Из рисунков 24–26 видно, что увеличенная ширина георешетки (b) и номер георешетки (N) приводит к увеличению BCR для всех трех участков. Кроме того, грунт на Аль-Рашидиа способствует более высокому повышению предельной несущей способности, чем на двух других участках. Улучшение может быть связано с различием свойств почвы и размера зерна, как показано в Таблице 3 и Таблице S1. Почва Аль-Рашидиа песчаная и имеет угол трения ( φ = 28 °), больший, чем на двух других участках, в которых пассивные силы и силы трения между почвой и георешеткой будут выше, чем на двух глинистых участках [8].Что касается участков Аль-Хамедат и Башика с глинистыми почвами, почва участка Башика с глинистостью от низкой до средней лучше улучшается, чем грунт участка Аль-Хамедат, который представляет собой твердую глину с точки зрения предельной несущей способности. Следовательно, используя армирование георешетки слабой глиной, можно улучшить почву до более жесткой глины. Однако максимальное улучшение предельной несущей способности может быть получено при b / B = 5 для любого номера георешетки на этих трех участках, поэтому оптимальная ширина георешетки (b) для трех участков составляет 5 B в то время как не было оптимального номера георешетки (N) , полученного как N = 5, все три почвы показывают хорошее улучшение несущей способности основания.

Влияние ширины георешетки

(б) и количества слоев георешетки (N) на осадку основания

Коэффициент уменьшения осадки (SRR%) в зависимости от ширины георешетки ( b ) с числом слоев георешетки от 1 до 5 ( N ) показан на рисунках 27–29 для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидия, и Ba’shiqa соответственно. Из этих рисунков видно, что увеличение ширины слоя георешетки (b) и номера георешетки ( N ) приводит к уменьшению осадки основания для трех участков.На рисунках 27–29 наблюдалось уменьшение осадки фундамента (SRR%), полученное на этих трех площадках в результате увеличения ширины арматуры георешетки (b) и количества слоев георешетки ( N ). Показано, что большее уменьшение осадки фундамента при увеличении ширины георешетки (b) достигается за счет грунта участка Башика для первых трех слоев георешетки ( N = от 1 до 3), за которым следует грунт Сайты Аль-Рашидиа и Аль-Хамедат соответственно.В то время как при N = 4 и 5 почва Аль-Рашидиа начала демонстрировать более высокие улучшения, чем почва участка Башика, в отличие от почвы участка Аль-Хамедат, которая показывает наименьшее улучшение.

Разница в SRR% может быть вызвана двумя причинами: хорошим углом трения грунта Башика ( φ = 25 °) и возникновением эффекта глубокой опоры [50] в почве участка Башика, который делает общее разрушение грунта сдвигом развито ниже армированной зоны.В этом случае натяжение всех слоев георешетки в усиленной зоне будет мобилизовано, поскольку основание выйдет из строя с точки зрения предельной несущей способности после пробивки слоев георешетки. Почва участка Аль-Рашидиа показывает второе более высокое улучшение и при N = 4 и 5, что указывает на более высокое улучшение грунтового поселения. Как указывалось ранее, грунт участка Аль-Рашидиа песчаный и имеет самый высокий угол трения ( φ ) между двумя другими участками, в которых значение мобилизованного натяжения слоев георешетки в усиленной зоне будет выше, чем это два участка из-за попадания частиц песка в отверстия георешетки.Более того, может возникнуть более высокое сопротивление трению в зоне контакта между почвой и слоями георешетки. С другой стороны, грунт Аль-Хамедат имеет угол трения ( φ = 20 °) ниже, чем у двух других участков, что приводит к меньшему трению в зоне контакта грунта с георешеткой и меньшим пассивным силам на краях ребра георешетки. Таким образом, небольшое улучшение отражается на оседании фундамента, даже несмотря на то, что в этой почве может происходить эффект глубокого залегания.

Из рисунков 27–29 также можно увидеть, что почва Аль-Хамедат демонстрирует лучшее улучшение осадки основания, поскольку число георешетки ( N ) увеличивалось, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башики была противоположной. .Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат ( c = 40 кПа ), чем почва Башика ( c = 15 кПа ), где она может подвергаться воздействию количество слоев георешетки ( N ) больше ширины георешетки ( b ). Оптимальная ширина георешетки ( b ) для трех участков при любом номере георешетки также составляет 5 B , в то время как не было получено оптимальное число георешетки ( N ), N = 5 все три почвы показали хорошее улучшение опоры основания.

Коэффициент улучшения (IF)

Коэффициент улучшения (IF) определяется как отношение несущей способности армированного грунта ( q усиленного ) к неармированному грунту ( q неармированного ) при определенных с / B соотношения. Где s / B — отношение осадки основания к ширине основания. IF при различных соотношениях s / B был рассчитан для сравнения предельной несущей способности грунтов с различным номером георешетки ( N ) на разных уровнях осадки.Вариация IF с отношениями s / B для трех сайтов показаны на рис. 30–32. Из этих цифр очевидно, что при увеличении осадки основания коэффициент улучшения (предельная несущая способность армированного грунта) увеличивается для любого номера георешетки, и это ожидается, поскольку слоям георешетки требуется осадка основания для мобилизации их сил растяжения, следовательно, повышение устойчивости к приложенным вертикальным нагрузкам. Также можно отметить влияние номера георешетки ( N ), увеличение количества слоев георешетки приводит к увеличению IF, таким образом, уменьшая начальную осадку, необходимую для мобилизации натяжения слоя георешетки и обеспечения устойчивости армированного грунта. сопротивление приложенным нагрузкам даже при очень высокой осадке без обрушения.

Более того, использование георешетки в почве на участке Аль-Хамедат демонстрирует меньший коэффициент улучшения и достигает очень большого поселения для улучшения несущей способности основания по сравнению с двумя другими участками. Это большое поселение связано с тем, что почва Аль-Хамедат представляет собой очень прочную глину ( c = 40 кПа) с низким углом трения ( φ = 20 °), чем на двух других участках, и, следовательно, требует высокой осадки для мобилизации напряжения в георешетке. слоев, почва Ba’shiqa также глинистая ( c = 15 кПа) с углом трения ( φ = 25 °) лучше, чем грунт Аль-Хамедат, поэтому он показал лучшее улучшение предельной несущей способности и меньшее оседание для мобилизации напряжение в слоях георешетки, чем в почве Аль-Хамедат.В то время как почва Аль-Рашидиа показала самое высокое улучшение предельной несущей способности и самое низкое оседание при мобилизации напряжения в слоях георешетки, что связано с почвой Аль-Рашидии, это песок с более высоким углом трения ( φ = 28 °), кроме того, Георешетка лучше работает с песчаным грунтом из-за угла трения и сцепления частиц с отверстиями георешетки.

Сравнение численного и аналитического анализа

BCR численного анализа с использованием Plaxis и аналитического анализа с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17] для армированных грунтов трех участков, сравниваются на рис. 33–35.Эти рисунки показывают изменение BCR численного и аналитического анализа с номером георешетки ( N ) для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.

Из рисунков 33-35 заметно, что аналитический анализ является почти линейным и показал небольшую разницу с численным анализом, что может быть связано с ограничениями в определении точной глубины продавливания в глинистых грунтах (Al-Hamedat & Ba’shiqa), что впоследствии приводит к низкому или высокому сопротивлению грунта приложенным нагрузкам.Кроме того, значения угла наклона арматуры георешетки (ξ и α) для глинистых участков (Аль-Хамедат и Башика) и песчаных участков (Аль-Рашидиа) под нагрузкой на фундамент могут быть выбраны не совсем так, как они есть в действительности. Однако общий аналитический анализ показал почти хорошие результаты, близкие к численному анализу.

Заключение

Что касается комплексного анализа методом конечных элементов и аналитического анализа, включение арматуры может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку.Несущая способность и уменьшение осадки усиленного грунтового основания для трех участков увеличивались с увеличением ширины слоев георешетки ( b ). Степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была разной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидия продемонстрировала более высокое улучшение. Оптимальная ширина георешетки для всех трех участков составила (5 B ).Увеличение количества слоев георешетки ( N ) привело к повышению несущей способности и уменьшению осадки армированного грунтового основания на всех трех участках. По мере увеличения количества георешеток степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была различной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидия продемонстрировала более высокое улучшение. Оптимального числа георешеток не было, так как три участка показали хорошее улучшение даже при N = 5.Использование армирования георешеткой с песчаными грунтами или слоями слабых глин привело к лучшему повышению несущей способности и уменьшению осадки, чем более сильные слои, которые требуют более высокого оседания, чтобы показать свои улучшения; это было ненадежно, потому что фундамент мелкого заложения был почти рассчитан на определенный уровень поселения. BCR из аналитического анализа увеличивались по мере увеличения количества ( N ) и ширины ( b ) георешетки. Их приращение было почти линейным и показало приемлемые значения, которые близко соответствовали BCR из численного анализа.Это исследование убедительно доказывает, что усиление георешетки потенциально способствует улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR. Общие выводы дополняют преимущество эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Ссылки

  1. 1. Гвидо В. А., Чанг Д. К. и Суини М. А. Сравнение земляных плит, армированных георешеткой и геотекстилем.Канадский геотехнический журнал, 1986, 23 (4): 435–440.
  2. 2. Сакти Дж. П. и Дас Б. М. Модельные испытания ленточного фундамента на глине, армированной слоями геотекстиля. Совет по исследованиям в области транспорта, 1987 г. Получено с https://trid.trb.org/view/289088
  3. 3. Хуанг К. и Тацуока Ф. Несущая способность укрепленного горизонтального песчаного грунта. Геотекстиль и геомембраны, 1990, 9 (1): 51–82.
  4. 4. Мандал Дж. Н. и Сах Х. С. Испытания несущей способности глины, армированной георешеткой.Геотекстиль и геомембраны, 1992, 11 (3): 327–333.
  5. 5. Хинг К. Х., Дас Б. М., Пури В. К., Кук Э. Э., Йен С. С. Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1993, 12 (4): 351–361.
  6. 6. Омар М. Т., Дас Б. М., Пури В. К. и Йен С. С. Максимальная несущая способность фундаментов мелкого заложения на песке с армированием георешеткой. Канадский геотехнический журнал, 1993, 30 (3): 545–549.
  7. 7.Шин Э., Пинкус Х., Дас Б., Пури В., Йен С. и Кук Э. Несущая способность ленточного фундамента на глине, армированной георешеткой. Журнал геотехнических испытаний, 1993, 16 (4): 534.
  8. 8. Дас Б. М. и Омар М. Т. Влияние ширины фундамента на модельные испытания на несущую способность песка с армированием георешеткой. Геотехническая и геологическая инженерия, 1994, 12 (2): 133–141.
  9. 9. Етимоглу Т., Ву Дж. Т. Х., Сагламер А. Несущая способность прямоугольных фундаментов на песке, армированном георешеткой.Журнал геотехнической инженерии, 1994, 120 (12): 2083–2099.
  10. 10. Дас Б. М., Шин Э. К. и Сингх Г. Ленточный фундамент на глине, усиленной георешеткой: предварительная процедура проектирования. Международное общество морских и полярных инженеров. Шестая Международная конференция по морской и полярной инженерии, 1996 г., 26–31 мая, Лос-Анджелес, Калифорния, США.
  11. 11. Адамс М. Т. и Коллин Дж. Г. Испытания под нагрузкой на большую модель разбросанного фундамента на геосинтетических основаниях из армированного грунта.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (1).
  12. 12. Зайни М. И., Каса А. и Наян К. А. Прочность на сдвиг границы раздела геосинтетической глиняной облицовки (GCL) и остаточного грунта. Международный журнал передовых наук, инженерии и информационных технологий, 2012. 2 (2): 156–158.
  13. 13. Xie L., Zhu Y., Li Y. и Su T. C. Экспериментальное исследование давления кровати вокруг геотекстильного матраса с наклонной пластиной. PLoS ONE, 2019, 14 (1): e0211312.pmid: 30682145
  14. 14. Бинке Дж. И Ли К. Л. Испытания несущей способности армированных земляных плит. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1975, 101 (Протокол ASCE № 11792).
  15. 15. Уэйн М. Х., Хан Дж. И Акинс К. Проектирование геосинтетических армированных фундаментов. геосинтетика в системах усиления фундамента и контроля эрозии, 1998 г., Источник: https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113604
  16. 16. Михаловски Р.L. Предельные нагрузки на грунты с усиленным фундаментом. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 2004, 130 (4): 381–390.
  17. 17. Чен К. и Абу-Фарсах М. Анализ предельной несущей способности ленточных фундаментов на армированном грунтовом фундаменте. Почвы и фундаменты, 2015, 55 (1): 74–85.
  18. 18. Лав Дж. П., Берд Х. Дж., Миллиган Г. В. Э. и Хоулсби Г. Т. Аналитические и модельные исследования армирования слоя зернистой засыпки на мягком глиняном грунте.Канадский геотехнический журнал, 1987, 24 (4): 611–622.
  19. 19. Махарадж Д. К. Нелинейный конечно-элементный анализ опор полосы на армированной глине. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2003, 8.
  20. 20. Эль Савваф М. А. Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, над мягким глиняным откосом. Геотекстиль и геомембраны, 2007, 25 (1): 50–60.
  21. 21. Ахмед А., Эль-Тохами А. М. и Марей Н. А. Двумерный конечно-элементный анализ лабораторной модели насыпи.В геотехнической инженерии для смягчения последствий стихийных бедствий и реабилитации, 2008 г., https://doi.org/10.1007/978-3-540-79846-0_133
  22. 22. Аламшахи С., Хатаф Н. Несущая способность ленточных фундаментов на песчаных склонах, усиленных георешеткой и анкерной сеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (3).
  23. 23. Чен К., и Абу-Фарсах М. Численный анализ для изучения масштабного эффекта неглубокого фундамента на укрепленных грунтах. Рестон, Вирджиния: Материалы конференции ASCE Geo-Frontiers 2011, 13–16 марта 2011 г., Даллас, Техас | г 20110000.
  24. 24. Рафтари М., Кассим К. А., Рашид А. С. А., Моайеди Х. Осадка мелкого фундамента возле укрепленных склонов. Электронный журнал геотехники, 2013, 18.
  25. 25. Аззам У. Р. и Наср А. М. Несущая способность основания из оболочек на армированном песке. Журнал перспективных исследований, 2015, 6 (5). pmid: 26425361
  26. 26. Хусейн М.Г. и Мегид М.А. Трехмерный метод конечных элементов для моделирования двухосной георешетки с применением к почвам, усиленным георешеткой.Геотекстиль и геомембраны, 2016, 44 (3): 295–307.
  27. 27. Араб М. Г., Омар М. и Тахмаз А. Численный анализ фундаментов мелкого заложения на грунте, армированном георешеткой. Сеть конференций MATEC, 2017, 120.
  28. 28. Каса А., Чик З. и Таха М. Р. Глобальная устойчивость и оседание сегментных подпорных стен, армированных георешеткой. ТОЖСАТ, 2012, 2 (4): 41–46.
  29. 29. Видаль, М. Х. Развитие и будущее армированного грунта. Труды симпозиума по укреплению грунта на ежегодном съезде ASCE, Питтсбург, Пенсильвания, 1978, стр. 1–61.
  30. 30. Кернер Р. М., Карсон Д. А., Дэниел Д. Э. и Бонапарт Р. Текущее состояние тестовых участков Цинциннати GCL. Геотекстиль и геомембраны, 1997, 15 (4–6), 313–340.
  31. 31. Бушехриан А. Х., Хатаф Н. и Гахрамани А. Моделирование циклического поведения неглубоких фундаментов, опирающихся на геомеш и песок, армированный якорями. Геотекстиль и геомембраны, 2011, 29 (3): 242–248.
  32. 32. Рен Й. Мгновенная реакция на нагрузку и оседание ленточных фундаментов, опирающихся на глину, армированную георешеткой, 2015 г., Получено с https: // etda.библиотеки.psu.edu/catalog/25223
  33. 33. Габр М. А., Додсон Р. и Коллин Дж. Г. Исследование распределения напряжений в песке, армированном георешеткой. Геосинтетика в системах укрепления фундамента и контроля эрозии, 1998 г., взято с https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113608
  34. 34. Чен К., Абу-Фарсах М. Ю., Шарма Р., Чжан Х. Лабораторное исследование поведения фундаментов на геосинтетически армированных глинистых грунтах. Отчет об исследованиях в области транспорта: Журнал Совета по исследованиям в области транспорта, 2004 г., 2007 г., (1): 28–38.
  35. 35. Алаваджи Х. А. Испытания модели пластиной нагрузкой на складной грунт. Журнал Университета Короля Сауда — Технические науки, 1998, 10 (2).
  36. 36. Аббас Дж. М., Чик З. Х. и Таха М. Р. Моделирование и анализ одной сваи, подвергшейся воздействию поперечной нагрузки. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2008, 13 (E): 1–15.
  37. 37. Росьиди С. А., Таха М. Р. и Наян К. А. М. Эмпирическая модельная оценка несущей способности осадочного остаточного грунта методом поверхностных волн.Jurnal Kejuruteraan, 2010, 22 (2010): 75–88.
  38. 38. Хаджезаде М., Таха М. Р., Эль-Шафи А. и Эслами М. Модифицированная оптимизация роя частиц для оптимального проектирования опор и подпорной стены. Журнал Чжэцзянского университета: Science A, 2011, 12 (6): 415–427.
  39. 39. Джох С. Х., Хванг С. К., Хассанул Р. и Рахман Н. А. Построение поперечного сечения модуля упругости железнодорожного полотна под балластом для определения потенциальной осадки. Журнал Корейского общества железных дорог, 2011, 14 (3): 256–261.
  40. 40. Чик З., Альджанаби К. А., Каса А. и Таха М. Р. Моделирование искусственной нейронной сетью с перекрестной проверкой десятикратной проверки поведения каменной колонны под насыпью шоссе. Арабский журнал наук о Земле, 2013, 7 (11): 4877–4887.
  41. 41. Ли Ю. П., Янг Ю., Йи Дж. Т., Хо Дж. Х., Ши Дж. Й. и Го С. Х. Причины проникновения самоподъемных оснований со спудканом в глины после монтажа. PLoS ONE, 2018, 13 (11): e0206626. pmid: 30395581
  42. 42.Азриф М., Закиран М. Н. Ф., Сякира М. Р. Н., Азван С. М., Нур Р. К., Ли Э. К. и др. Применение геофизических исследований к возникновению поселений — тематическое исследование. На 2-м Азиатско-Тихоокеанском совещании EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии (2-е Азиатско-Тихоокеанское совещание EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии). Европейская ассоциация геологов и инженеров, EAGE, 2019.
  43. 43. Чжаньфан Х., Сяохун Б., Чао Ю. и Яньпин В. Вертикальная несущая способность фундамента из свайного разжижаемого песчаного грунта при горизонтальной сейсмической силе.PLoS ONE, 2020, 15 (3): e0229532. pmid: 321
  44. 44. Ли К., Манджунатх В. и Дэвайкар Д. Численные и модельные исследования ленточного фундамента, поддерживаемого системой армированного гранулированного грунта и мягкого грунта. Канадский геотехнический журнал, 2011 г., 36: 793–806.
  45. 45. Куриан Н. П., Бина К. С. и Кумар Р. К. Осадка армированного песка в фундаменте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (9): 818–827.
  46. 46. Зорнберг Дж.Г., Лещинский Д. Сравнение международных критериев проектирования геосинтетических армированных грунтовых конструкций. В: Ochiai et al. (ред.) Ориентиры в укреплении земли, 2003, 2: 1095–1106.
  47. 47. Лещинский Д. О глобальном равновесии при проектировании геосинтетической армированной стены. J. Geotech. Geoenviron. Англ. ASCE, 2009, 135 (3): 309–315.
  48. 48. Ян К.Х. Утомо П. и Лю Т.Л. Оценка подходов к расчету на основе равновесия сил и деформации для прогнозирования нагрузок на арматуру в геосинтетических конструкциях из армированного грунта.j.GeoEng, 2013, 8 (2): 41–54.
  49. 49. Sieira A.C.F. Вытягивание геотекстиля: численный прогноз. Int. J. Eng. Res., 2016, Appl. 6 (11–4): 15–18.
  50. 50. Шарма Р., Чен К., Абу-Фарсах М. и Юн С. Аналитическое моделирование грунтового основания, армированного георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (1): 63–72.
  51. 51. Лю С. Ю., Хан Дж., Чжан Д. В. и Хун З. С. Комбинированный метод DJM-PVD для улучшения мягких грунтов. Geosynthetics International, 2008, 15 (1): 43–54.
  52. 52. Rowe R.K. и Taechakumthorn C. Комбинированное воздействие PVD и армирования на насыпи на чувствительных к скорости грунтов. Геотекстиль и, 2008, 26 (3): 239–249.
  53. 53. Ван К., Ли Х., Сюн З., Ван К., Су К. и Чжан Ю. Экспериментальное исследование влияния цементирующей арматуры на прочность на сдвиг трещиноватого массива горных пород. PLoS ONE, 2019, 14 (8): e0220643. pmid: 31404074
  54. 54. Ван Ю., Гэ Л., Ченди С., Ван Х., Хан Дж.И Го З. Анализ гидравлических характеристик улучшенных песчаных грунтов с мягкими породами. PLoS ONE, 2020, 15 (1): e0227957. pmid: 31978135
  55. 55. Хан Дж., Покхарел С. К., Ян Х., Манандхар К., Лещинский Д., Халахми И. и др. Характеристики оснований из RAP, армированных геоячейками, на слабом грунтовом полотне при полномасштабных движущихся колесных нагрузках. Журнал материалов в гражданском строительстве, 2011, 23 (11): 1525–1534.
  56. 56. Ван Дж. К., Чжан Л. Л., Сюэ Дж. Ф. и Йи Т. Реакция на осадку неглубоких квадратных фундаментов на песке, армированном георешеткой, при циклической нагрузке.Геотекстиль и геомембраны, 2018, 46 (3): 586–596.
  57. 57. Акинмусуру Дж. О. и Акинболаде Дж. А. Устойчивость нагруженных опор на армированном грунте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1981, 107 (Протокол ASCE 16320).
  58. 58. Чжоу Х. и Вэнь X. Модельные исследования песчаной подушки, армированной георешеткой или геоячейками, на мягком грунте. Геотекстиль и геомембраны, 2008, 26 (3): 231–238.
  59. 59. Бринкгрев Р. Б. Дж. И Вермеер П.A. Конечноэлементный код для анализа грунтов и горных пород. A. A. Balkema, Роттердам, Нидерланды, 1998.
  60. 60. Гольдшейдер М. Истинные трехосные испытания на плотном песке. Практикум по определяющим отношениям для почв, 1982, 11–54. Получено с https://ci.nii.ac.jp/naid/10007804852/
  61. 61. Бринкгрев, Р. Б. Дж., Кумарсвами, С., Свольфс, В. М., Уотерман, Д., Чесару, А., Бонньер, П. Г. и др., 2014 г., Plaxis 2014. PLAXIS bv, Нидерланды.
  62. 62. NAUE GmbH & Co.KG, 2012. https://www.naue.com/naue-geosynthetics/geogrid-secugrid/ (веб-сайт) [10 июня 2020 г.]
  63. 63. Мейерхоф, Г.Г. Предельная несущая способность фундаментов. geotecniadecolombia.com 1963, Получено с http://geotecniadecolombia.com/xtras/ Максимальная несущая способность фундаментов.pdf
  64. 64. Буссинеск, Дж. Применение потенциалов равновесия и движения твердых эластичных материалов, Готье-Виллар, Париж, (1883).
  65. 65.Траутманн К. Х. и Кулхави Ф. Х. Поведение при подъеме и перемещении насыпных фундаментов. Журнал геотехнической инженерии, 1988, 114 (2): 168–184.

5. Фундаменты — Строительные исследования

Функции

· Обеспечить ровную кровать, на которой строить.

· Для поддержки и передачи нагрузка здания на недра.

· Ограничить поселение.

· Чтобы закрепить здание.

Нагрузки, приложенные к фундаменту, могут быть:

· Собственные нагрузки = Вес дом

· Живые нагрузки = Вес мебель, снег и др.

· Ветровая нагрузка = вызванные напряжения по ветру —

Фундамент следует брать на такую ​​глубину, чтобы позволяет избежать повреждений из-за движения грунта из-за морозного пучения, движения грунта и т. д. Нагрузка через фундамент всегда вызывает оседание, поскольку сжимает парус. под. Целью при выборе фундамента должно быть сохранение осадки минимум и постараться избежать неравного урегулирования.

При проектировании зданий и, с большей здания, в частности, инженер-строитель или инженер-строитель обычно проектирует основы. Инженер посетит объект, проведет расследование и проводить тесты, такие как тесты на просачивание, тесты уровня грунтовых вод, выкопать пробные ямы через определенные промежутки времени вокруг участка, чтобы определить характер почвы. Когда исследуя гораздо более крупные здания, инженер может глубоко проникнуть в измельчите с помощью специального шнекового сверла и извлеките образец почвы, который будет отправлено в лабораторию для анализа, который выявит его природу, несущую емкость и т. д.

Затем инженер определит тип наиболее подходящего фундамента, размера фундамента, а также типа и размера арматуры и т. д. Инженер учтет большой запас прочности в их технические характеристики. Когда здание несколько сотен или тысяч тонн груза размещается на площадке, всегда должна быть определенная сумма урегулирования, этого следовало ожидать. Неравномерный, неравномерный или чрезмерный осадок, однако это неприемлемо и проявляется в наличии трещин в стены, щели между пешеходными дорожками и домом и т. д.Наиболее известный Пример разрушения фундамента — падающая башня Пизы в Италии. Исправительные работы, такие как «поддержка» для решения обрушение фундамента возможно в экстремальных обстоятельствах, но такая работа обычно выполняется специалистами, стоит очень дорого и обычно не экономически возможно в жилых домах.

Проблемы с почвой

Поселение в зданиях видео 1

Поселение в зданиях видео 2

Поселок

Поселение — это тенденция здания к погрузиться в землю.Это естественно во всех новостройках и будет происходить. медленно в течение многих лет. Пока здание равномерно оседает (все при той же скорости), вообще нет проблем. Дифференциальный расчет происходит, когда одна часть фундамента оседает с разной скоростью по сравнению с другой. Это может привести к растрескиванию здания и даже к разрушению фундамента. Трещины всегда будут расти в направлении области большей осадки.

· Разница в несущей способности

Если здание построено на базе, содержит разные типы грунта с разной несущей способностью, одна сторона здание может утонуть больше другого.

· Морозное пучение

Если Уровень грунтовых вод в местности особенно высок, в холодную погоду он может замерзнуть. Это заставляет почву расширяться вверх и создает подъемную силу на здание, известное как морозное пучение.

· Усадка почвы

Во время летом деревья впитывают влагу из почвы, вызывая ее сжатие или сокращаться. Это движение в почве может оставить фундамент без опоры, что приведет к растрескиванию и возможному разрушению фундамента.

· Расширение почвы

Если дерево возле здания (в пределах 30 м) вырублено, влажность почва увеличивается, вызывая расширение / вспучивание почвы.

· Перегрузка фундамента

Если на одной стороне здания размещается больший вес на фундаменты, чем другой, дифференциальная осадка может происходить. Это может быть вызвано:

-Изменения в здание, например снятие несущей стены перенесет дополнительную нагрузку на ближайшую стену.Фундамент ближайшей стены, возможно, не был рассчитан на дополнительную нагрузку.

-Дополнительная загрузка из-за непредвиденной живой или статической нагрузки, например вес книг в библиотеке.

Деревья

Во избежание усадки и набухания почву, деревья следует высаживать подальше от здания. Расстояние между дом и дерево должны быть равны полностью созревшей высоте дерева. В случаях, когда это невозможно, это может быть необходимо создать постоянную преграду между деревом и домом для черного бесплатные крыши.

Анкоридж
Обычно здание настолько тяжелое, что его вес удерживает его на месте, опираясь на земля. Для более высоких зданий, особенно небоскребов, их фундамент удерживает они были прикреплены к земле, не позволяя ветру опрокинуть их.

Проблемы проектирования

Ширина / пропорции
Фундамент работает за счет распределения веса стены на большей площади, чтобы уменьшить их общее воздействие на подпочву.Этот распределяет нагрузку на большую площадь. Давление = сила на единицу площади. Этот означает, что увеличение площади приводит к уменьшению силы, прилагаемой к почва. Традиционный ленточный фундамент всегда в три раза шире, чем общая ширина стены и глубина фундамента одинаковы толщина как стена.

Жесткость
Когда груз помещается на бетонную балку или фундамент, верхняя часть находится в сжатом состоянии. Нижняя половина находится в напряжении. Средняя часть нейтральна.Это называется нейтральной осью. Бетон слабый при растяжении и имеет тенденцию к растрескиванию в тех местах, где находится при растяжении. Для по этой причине бетонные балки и фундамент армируют сталью, сильный в напряжении. Чтобы получить лучший результат от армирования, следует помещается в зону растяжения. Арматурные стержни располагаются на 75 мм выше основание фундамента. Это гарантирует, что арматурные стержни имеют соответствующее покрытие. для предотвращения коррозии.

Материалы
Фундаменты изготавливаются из бетона, обычно 1 используется бетонная смесь:

· однокомпонентный цемент.

· трехпортовый мелкозернистый агрегат (песок).

· шесть частей грубого заполнителя (гравий).

Удобоукладываемость смеси очень важный. По этой причине, а также по соображениям скорости и трудозатрат бетон не смешивается на объекте, а доставляется на объект грузовиком. Бетон разливается в траншеи и выкладывается вручную. Затем его уплотняют и выравнивается механическим или ручным способом, т. е. стяжкой или линейкой. Это должно произойти до того, как бетон начнет схватываться.

Хардкор
Хардкор — это щебень, который используется как несжимаемый «наполнитель» для компенсации удаления верхнего слоя почвы. В строительные нормы и правила гласят, что хардкор следует уплотнять слоями минимальная глубина 150 мм и максимальная глубина 225 мм. Чтобы предотвратить хардкор прокалывая радоновую мембрану, верхний слой засыпают слоем песка называется ослеплением.

Вибрация
При использовании бетона воздушные пустоты в смеси будут резко снизить прочность бетона.Бетон вибрирует использование удара или механической вибрации для удаления этих воздушных пустот.

Факторы влияющие на прочность бетона в фундаменте

· Неправильное размещение и / или калибровка арматуры.

· Фонд размещен на неправильная глубина, которая может привести к дальнейшему оседанию.

· Заливка фундамента неподходящие погодные условия, например, мороз (вода в бетон замерзнет перед схватыванием) или чрезмерно жаркой погоде (вода в перед схватыванием бетон испарится).

· Размещение блока на свежем плита, прежде чем она успеет застыть.

· Использование неподходящего водного цемента соотношение.

· Слишком много воздуха в смеси, вызвано недостаточной вибрацией / уплотнением бетона.

Фонды Типы
Существует много типов конструкции фундаментов, используемых в современные постройки. Каждый фундамент должен быть рассчитан на конкретное здание, с учетом:

— загрузка здания.
— несущая способность почвы.
— стоимость.
— почвенно-температурный режим.

Основные типы фундаментов, используемых сегодня, могут относиться к категории:

в ленточный фундамент.

Ленточный фундамент — самый распространенный тип фундамента, используемый для жилища. Ленточный фундамент — это фундамент, проходящий по всей длине. каждой несущей стены. Ленточный фундамент лучше всего подходит для ситуаций, когда:

· вес здания передается через несущие стены (в отличие от колонн).

· вес здания относительно низко.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *